PL217211B1

PL217211B1 - Sposób otrzymywania kompozycji ściernej

Info

Publication number: PL217211B1
Application number: PL400107A
Authority: PL
Inventors: Patrick D. Mcgill; Michel J. Martin; Donald M. Gury
Original assignee: Huber Corp J M
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2014-06-30
Also published as: AU2001277165A1; EP1313436B1; BR0113338B1; CN1466449A; BR0113338A; JP5257861B2; CN1242735C; ES2284664T3; DK1313436T3; JP2004506782A; EP1313436A4; EP1313436A1; DE60127691T2; DE60127691D1; PL216762B1; PL400107A1; WO2002015858A1; PT1313436E; RU2003107335A; US6419174B1

Description

Opis wynalazku

Dziedzina wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania kompozycji ściernej. Jest to oryginalny sposób, którym wytwarza się unikalne kompozycje ścierne, a dokładniej, kompozycje ścierne, które są zawiesinami nierozpuszczalnych w wodzie ściernych środków polerujących w połączeniu ze środkiem utrzymującym wilgoć.

Stan techniki

Substancje ścierne znajdują się w typowych kompozycjach środków do czyszczenia zębów w celu usuwania różnych osadów, także w formie błonki, z powierzchni zębów. Błonka ściśle przywiera i często zawiera brunatne lub żółte pigmenty, które nadają zębom nieładny wygląd. Choć czyszczenie jest ważne, ścieranie nie powinno być na tyle agresywne, aby powodować uszkodzenia zębów. Idealnie skuteczny materiał ścierający w środku do czyszczenia zębów maksymalizuje usuwanie błonek, dając minimalne ścieranie i uszkadzanie twardych tkanek zęba. W konsekwencji, spośród innych cech, działanie środka do czyszczenia zębów jest silnie zależne od polerującego składnika ścierającego. Typowo, polerujący materiał ścierający wprowadza się do kompozycji środków do czyszczenia zębów w postaci zdolnego do płynięcia suchego proszku albo poprzez ponowne zdyspergowanie zdolnego do płynięcia suchego proszku środka polerującego przygotowanego wcześniej, albo w czasie wytwarzania środka do czyszczenia zębów.

Szereg nierozpuszczalnych w wodzie ściernych środków polerujących stosowano w kompozycjach środków do czyszczenia zębów lub opisano. Te ścierne środki polerujące obejmują naturalne i syntetyczne rozdrobnione materiały ścierne. Na ogół znane syntetyczne ścierne środki polerujące obejmują bezpostaciowe strącane krzemionki i żele krzemionkowe oraz strącany węglan wapnia (PCC). Inne ścierne środki polerujące dla środka do czyszczenia zębów obejmują kredę, węglan magnezu, wodorofosforan wapnia i jego dihydraty, pirofosforan wapnia, krzemian cyrkonu, metafosforan potasu, ortofosforan magnezu, trifosforan wapnia itp.

W szczególności, jako składnik ścierny w preparatach środków do czyszczenia zębów stosowano wytwarzaną syntetycznie strącaną krzemionkę, z uwagi na jej zdolność czyszczenia, względne bezpieczeństwo i kompatybilność z typowymi składnikami środków do czyszczenia zębów, takimi jak środki utrzymujące wilgoć, środki zagęszczające, środki smakowo-zapachowe, środki przeciw próchnicy itd. Jak wiadomo, syntetyczne strącane krzemionki wytwarza się na ogół metodą destabilizacji strącania bezpostaciowej krzemionki z rozpuszczalnych krzemianów alkalicznych, poprzez dodanie kwasu mineralnego i/lub kwasów w stanie gazowym w warunkach, w których początkowo utworzone cząstki pierwotne mają tendencję do asocjacji z innymi, z wytworzeniem wielu aglomeratów (tj., oddzielnych grup cząstek pierwotnych), lecz bez agregacji w trójwymiarową strukturę żelu. Uzyskany osad oddziela się od wodnej części mieszaniny reakcyjnej metodą filtracji, mycia i suszenia, a następnie osuszony produkt rozdrabnia się mechanicznie w celu otrzymania cząstek o odpowiednim rozkładzie wymiarów.

Sposoby suszenia krzemionki typowo obejmują suszenie rozpyłowe, suszenie dyszowe (np. w kolumnie lub typu fontannowego), suszenie pneumatyczne, suszenie na stole obrotowym, suszenie w piecu/w złożu fluidalnym itp., które często wymagają znacznych wydatków na wyposażenie mają wysokie koszty eksploatacji. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku innych syntetycznie otrzymywanych środków polerujących takich jak PCC.

Ponadto, typowe ścierne środki polerujące przeznaczone do środków do czyszczenia zębów wymagają rozdrobnienia w celu zmniejszenia wymiaru cząstek odwodnionej, strącanej krzemionki do wymiaru, który nie powoduje uczucia obecności piasku w jamie ustnej użytkownika środka do czyszczenia zębów, podczas gdy z drugiej strony, nie jest zbyt mały do uzyskania wystarczającego działania polerującego. Typowo, średni wymiar cząstek krzemionki z reaktora, wytworzonych przez zakwaszenie krzemianu metalu jest zbyt duży dla zastosowania w środku do czyszczenia zębów itp. W celu rozdrobnienia cząstek suchej krzemionki, stosuje się urządzenia rozcierające i mielące, takie jak młyn młotkowy lub walcarka wahadłowa, przy jednokrotnym lub wielokrotnym przepuszczeniu materiału oraz prowadzi się mielenie drobnoziarniste, np. stosując złoże fluidalne lub młyn wykorzystujący strumień powietrza. Te dodatkowe operacje rozdrabniania na sucho wymagają dodatkowych kosztów i dodatkowego czasu procesu. Ponadto, typowe urządzenia i sposoby rozcierania i mielenia na sucho wprowadzają do krzemionki zanieczyszczenia, które mogą zmniejszać jasność, tj. powodują „szarzenie” preparatu, do którego na końcu dodaje się zmieloną suchą krzemionkę.

PL 217 211 B1

Opis patentowy St. Zjedn. Ameryki nr 3506757 autorstwa Salzmann'a ujawnia ciekłe środki do czyszczenia zębów zawierające cząstki substancji ściernych, trwale zawieszone w ciekłym nośniku wodnym za pomocą gumy polisacharydowej jako środka zawieszającego. Podobnie, w opublikowanym zgłoszeniu PCT nr WO 97/46485 ujawnia się krzemionkę mającą medianę wymiaru cząstek na ogół około 12 do 30 pm, stosowaną w postaci zawiesiny, którą można stabilizować stosując hydrokoloid, szczególnie pewne polisacharydy takie jak guma ksantanowa, guma guar i rozpuszczalne w wodzie etery celulozowe. Opis patentowy St. Zjedn. Ameryki nr 5310543 ujawnia ciekłe środki do czyszczenia zębów zawierające cząstki krzemionkowych środków ściernych czyszczących trwale, zawieszonych w ciekłym ośrodku za pomocą gumy polisacharydowej i zastosowanie ciekłego ośrodka określonego jako zasadniczo wolnego od środków utrzymujących wilgoć typu poliolu w celu uzyskania zadowalających właściwości reologicznych.

Między innymi pożądane są reologicznie trwałe ciekłe kompozycje ścierne, zawierające cząstki ścierne o odpowiednich rozmiarach, które można wytwarzać w procesie ciągłym i bez potrzeby kosztownej późniejszej obróbki takiej jak suszenie i mielenie na sucho/rozdrabnianie.

Ujawnienie wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania kompozycji ściernej, charakteryzujący się tym, że obejmuje etapy:

- wprowadzania do układu reakcyjnego składającego się ze zbiornika reakcyjnego i urządzenia do mieszania silnie ścinającego do traktowania mieszaniny reakcyjnej znajdującej się w zbiorniku reakcyjnym, jako składnika układu mieszaniny reakcyjnej krzemianu alkalicznego i kwasu ze zmieszaniem ich, dla wytworzenia strącanej krzemionki;

- odbierania części 5% objętościowych do 50% objętościowych na minutę całkowitej objętości mieszaniny reakcyjnej znajdującej się w zbiorniku reakcyjnym i przetłaczanie odebranej części poprzez urządzenie mieszające silnie ścinające i ponowne wprowadzanie tej przetłaczanej objętości mieszaniny reakcyjnej z powrotem do zbiornika reakcyjnego;

- wydzielania strącanej krzemionki z mieszaniny reakcyjnej z zastosowaniem filtru, z wytworzeniem placka filtracyjnego;

- przemywania placka filtracyjnego; i

- fluidyzacji strącanej krzemionki w placku filtracyjnym przez połączenie środka utrzymującego wilgoć ze strącaną krzemionką, z wytworzeniem zawiesiny cząstek ściernych zawierającej środek utrzymujący wilgoć.

Korzystnie w sposobie stosuje się układ reakcyjny obejmujący pętlę recyrkulacyjną służąca do odbierania części zdolnej do płynięcia mieszaniny reakcyjnej znajdującej się w zbiorniku reakcyjnym z jego pierwszego miejsca i ponowne wprowadzanie tej części z powrotem do zbiornika reakcyjnego w jego innym miejscu, przy czym pętla recyrkulacyjna składa się z urządzenia pompującego i urządzenia mieszającego silnie ścinającego, oraz urządzenie mieszające silnie ścinające zawiera silnie ścinający mieszalnik zamontowany w linii.

W sposobie korzystnie kwas wprowadza się do silnie ścinającego mieszalnika w linii, do części mieszaniny reakcyjnej przepuszczanej poprzez pętlę recyrkulacyjną.

Korzystnie w sposobie stosuje się silnie ścinający mieszalnik typu rotor/stator.

Korzystnie w sposobie uzyskuje się kompozycję ścierną zawierającą większość cząstek strącanej krzemionki o medianie wymiaru cząstek 1 mikrometr do 30 mikrometrów.

Korzystnie w sposobie uzyskuje się kompozycję ścierną zawierającą większość cząstek strącanej krzemionki o medianie wymiaru cząstek 3 mikrometry do 15 mikrometrów.

W sposobie korzystnie w etapie odbierania przepuszcza się 8% objętościowych do 22% objętościowych na minutę objętości zawartości zbiornika reakcyjnego poprzez pętlę recyrkuIacyjną.

W sposobie korzystnie stosuje się środek utrzymujący wilgoć w kompozycji ściernej, w ilości 3 do 80% wagowych.

Sposób korzystnie dodatkowo obejmuje dodawanie i mieszanie środka konserwującego z zawiesiną cząstek ściernych.

W sposobie korzystnie stosuje się środek konserwujący wybrany z grupy obejmującej benzoesan sodu, pirofosforan tetrasodowy, p-hydroksybenzoesan propylu i p-hydroksybenzoesan metylu (metyloparaben).

Wymienione powyżej i inne przedmioty, zalety i korzyści są objęte zakresem niniejszego wynalazku, ukierunkowanego na unikalne kompozycje ścierne składające się z nierozpuszczalnych w wodzie ściernych środków polerujących zawieszonych w ciekłym ośrodku, w połączeniu ze środkiem

PL 217 211 B1 utrzymującym wilgoć. Kompozycje ścierne według wynalazku nadają się do pompowania, są reologicznie trwałe i odporne na ponowną aglomerację, nawet podczas i po transporcie i/lub przechowywaniu przed końcowym użyciem, takim jak wprowadzenie do preparatów środków do czyszczenia zębów lub innych kompozycji do czyszczenia jamy ustnej. Kompozycje ścierne według wynalazku nie wymagają tymczasowych stabilizatorów m składających się z emulgatorów nieorganicznych (np. zmatowionych koloidalnych krzemionek) lub spoiw organicznych (np. polisacharydów) w celu zapewnienia odpowiedniej odporności na strącanie. Jeśli spoiwo jest pożądane w kompozycji środka do czyszczenia zębów lub innej kompozycji do czyszczenia jamy ustnej ostatecznie obejmującej kompozycję ścierną według wynalazku, dodanie go można odłożyć aż do tego czasu. Rzeczywiście, opisane tu badania eksperymentalne wskazują destabilizujący wpływ spoiwa, które wprowadzono do zawiesiny wodnej krzemionki o względnie dużej zawartości części stałych, zawierającej środek utrzymujący wilgoć.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania takich kompozycji ściernych w ciągłym procesie kompleksowym, bez żadnej potrzeby stosowania suszenia przed końcowym zastosowaniem kompozycji ściernej. Przez eliminację operacji suszenia krzemionki oszczędza się na kosztach inwestycyjnych i energii. Ponadto zmniejszają się wymagania co do rozdrobnienia zawartych cząstek ściernych w zawiesinach według wynalazku, w pewnych przypadkach nawet do całkowitego pominięcia, dzięki skutecznemu przeprowadzeniu rozdrabniania równocześnie z syntezą materiału ściernego w zwykłym układzie reaktora, w zastosowaniu praktycznym wynalazku. Według niniejszego wynalazku przeprowadza się to przez zastosowanie układu reaktora obejmującego silnie ścinające mieszanie in situ części zakwaszanej mieszaniny reakcyjnej. W jednym korzystnym rozwiązaniu, część zakwaszanej mieszaniny reakcyjnej w sposób ciągły pompuje się poprzez mieszalnik z silnym ścinaniem umieszczony w pętli recyrkulacyjnej przyłączonej do reaktora. W ten sposób można uzyskiwać nierozpuszczalne w wodzie cząstki ścierne będące produktem reakcji, mające wymagany wymiar cząstek dostosowany do kompozycji do czyszczenia jamy ustnej, w celu wyeliminowania potrzeby suszenia i rozdrabniania suchej stałej krzemionki po filtracji. Nie wiążąc się obecnie żadną szczególna teorią, przyjmuje się, że właściwości reologiczne kompozycji ściernych według wynalazku są co najmniej częściowo lepsze, ze względu na uniknięcie aglomeracji cząstek występującej zwykle pomiędzy cząstkami krzemionki podczas typowych sposobów suszenia cząstek krzemionki. Przeciwnie, produkty zawierające kompozycję ścierną wytworzone sposobem według wynalazku zawierają cząstki krzemionki, które zachowują lub zasadniczo zachowują oryginalną strukturę i budowę chemiczną krzemionki reaktorowej i pozwalają unikać zmian typu i gęstości powierzchniowych grup hydroksylowych. Pod tym względem nieosuszone cząstki ścierne stosowane w zawiesinach wytworzonych według niniejszego wynalazku wykazują ulepszone wartości jasności TAPPI w porównaniu z cząstkami ściernymi pochodzącymi z procesów przetwarzania obejmujących suszenie i rozdrabniania na sucho cząstek ściernych. Stosowany tu termin „suszenie” cząstek krzemionki odnosi się do odwodnienia cząstek krzemionki do zakresu, w którym stają się one ogólnie suchym, zdolnym do płynięcia proszkiem, z uwagi na zmniejszenie zawartości wody do poziomu poniżej około 10% wagowych. Zatem „osuszone” lub „suche” cząstki ścierne poddano suszeniu zdefiniowanemu powyżej. Także termin „rozdrabnianie na sucho”, oznacza mielenie lub inne ścieranie mechaniczne prowadzone na osuszonych cząstkach ściernych. Cząstki ścierne stosowane w zawiesinach według wynalazku nie są suszone ani rozdrabniane na sucho.

W korzystnym ewentualnym rozwiązaniu według wynalazku, można dodać małą ilość przeciwbakteryjnego środka konserwującego, równocześnie z wprowadzeniem i mieszaniem środka utrzymującego wilgoć z wilgotnym plackiem.

Kompozycje ścierne według wynalazku są gotowymi do użytku dodatkami do wytwarzania kompozycji do czyszczenia jamy ustnej, takich jak środki do czyszczenia zębów, pasty do zębów itp., szczególnie dostosowanymi jako surowa substancja w ciągłym procesie wytwarzania pasty do zębów.

Krótki opis rysunków

Na Fig. 1 przedstawiono schemat technologiczny sposobu wytwarzania kompozycji ściernej według niniejszego wynalazku.

Na Fig. 2 przedstawiono schematycznie układ reaktora stosowanego w produkcji kompozycji ściernej według niniejszego wynalazku.

Opis najlepszych wykonań wynalazku:

Kombinacje ścierne stosowane w niniejszym wynalazku obejmują bardzo trwałe w transporcie, przechowywaniu, gotowe do użytku zawiesiny ścierne, które można łatwo komponować według potrzeb z innymi składnikami w celu otrzymania kompozycji do czyszczenia jamy ustnej mających dużą

PL 217 211 B1 efektywność czyszczenia bez wywoływania nadmiernego ścierania tkanek zęba. Główne, jak również dodatkowe składniki kompozycji ściernych i odpowiednie sposoby ich wytwarzania według niniejszego wynalazku opisano poniżej bardziej szczegółowo.

W odniesieniu do Fig. 1, uogólniony schemat przetwarzania 100 ilustruje wytwarzanie zawiesiny krzemionki jako reprezentatywnej kompozycji ściernej według wynalazku.

W pierwszym etapie schematu przetwarzania 100, przeprowadza się reakcję zakwaszenia w celu wytrącenia krzemionki. Początkową reakcję zakwaszenia przeprowadza się w układzie reakcyjnym 10 zaopatrzonym w odpowiedni system ogrzewania. W ogólności strącane krzemionki wytworzone w etapie 10 można wytwarzać stosując proces zakwaszania świeżej wody lub roztworu elektrolitu, w którym krzemionkę wytrąca się na drodze reakcji krzemianu metalu alkalicznego i kwasu mineralnego w roztworze wodnym. W procesie z zastosowaniem świeżej wody, podczas reakcji zakwaszenia nie występuje elektrolit taki jak ałun, Na2SO4 lub NaCl.

Jak pokazano bardziej szczegółowo na Fig. 2, zastosowano układ reaktora 10' w celu wdrożenia etapu 10 na Fig. 1. Jak zilustrowano, cześć roztworu krzemianu sodu 21 wprowadza się do zbiornika lub komory reaktora 20 zawierającej mieszadło (nie pokazane) prowadzać mieszanie zawartości zbiornika 27. Korzystnie, około 0% do 30% sumarycznej stechiometrycznej ilości roztworu krzemianu sodu umieszcza się w zbiorniku reaktora 20 aby uzyskać jądra inicjujące dla krzemionki. Następnie wodny roztwór krzemianu sodu w zbiorniku 20 ogrzewa się wstępnie do temperatury w zakresie około 60 do 100°C, korzystniej około 80 do 95°C. Przed wprowadzeniem do przestrzeni reaktora 20 pozostały krzemian sodu korzystnie ogrzewa się wstępnie do temperatury około 70 do 95°C. Roztwór kwasu korzystnie ogrzewa się wstępnie do temperatury około 30 do 35°C.

Chociaż omawia się krzemian sodu, zrozumiałe będzie, że można stosować dowolny odpowiedni krzemian metalu alkalicznego. Termin „krzemian metalu alkalicznego” obejmuje wszystkie typowe formy krzemianów alkalicznych, jak np. krzemiany metali, dikrzemiany itp. Rozpuszczalne w wodzie krzemiany potasu i sodu są szczególnie korzystne, przy czym korzystniejszy jest ten drugi. Należy także brać pod uwagę, że stosunek molowy krzemianu alkalicznego, tj. stosunek krzemionki do metalu alkalicznego, przyczynia się, zależnie od innych parametrów reakcji, do średniego wymiaru porów produktów krzemionki. Na ogół dopuszczalne produkty krzemionki według wynalazku można wytwarzać przy stosunkach molowych krzemianu (SiO2:Na2O) w zakresie od około 1,0 do 3,5 i korzystnie od około 2,4 do około 3,4. Roztwór krzemianu alkalicznego dostarczany do zbiornika reaktora 20 podczas różnych etapów przetwarzania w sposobie według wynalazku, jak opisano w innych miejscach niniejszego opisu, na ogół może zawierać pomiędzy około 8 do 35% i korzystniej pomiędzy około 8,0% i 15,0% wagowych krzemianu metalu alkalicznego w odniesieniu do sumarycznej masy roztworu krzemianu metalu alkalicznego. W celu zmniejszenia stężenia krzemianu alkalicznego w roztworze źródłowym krzemianu alkalicznego do wskazanego powyżej pożądanego zakresu, można zastosować rozcieńczanie wodą roztworu źródłowego krzemianu alkalicznego przed wprowadzeniem roztworu krzemianu do reaktora lub alternatywnie, rozcieńczenie wodą można wykonać in situ w roztworze źródłowym krzemianu alkalicznego w reaktorze z mieszaniem, uzyskując pożądane stężenie krzemianu w roztworze krzemianu metalu alkalicznego.

Kwas lub środek zakwaszający, którym może być kwas Lewis'a lub kwas Bronsted'a, a korzystnie jest nim silny kwas mineralny, taki jak kwas siarkowy, kwas chlorowodorowy, kwas azotowy, kwas fosforowy itd. i korzystniej kwas siarkowy, dodaje się w postaci jego rozcieńczonego roztworu (np. w stężeniu pomiędzy około 6 do 35% wagowych, bardziej typowo około 9,0 do 15,0% wagowych).

Jak pokazano na Fig. 2, układ reaktora 10' obejmuje także pętlę recyrkulacyjną 28 obejmującą pompę 22, np. pompę wirową i zawór ręczny 29 służący do sterowania strumieniem i szybkością przepływu poprzez pętlę recyrkulacyjną 28. Po załączeniu pompa 22, przy otwartym zaworze 29, pompuje w sposób ciągły część zawartości reaktora 27 poprzez linię 23 do silnie ścinającego urządzenia mieszającego w linii 24, np. mieszalnika typu rotor/stator lub mieszalnika typu Lightnin, który powoduje silne ścinanie płynącej przez niego zawartości reaktora. W konsekwencji, mieszalnik w linii 24 skutecznie służy do zmniejszenia wymiaru cząstek części stałych krzemionki zawieszonych w środowisku wodnym. Po silnie ścinającej obróbce w mieszalniku w linii 24, poddaną obróbce zawiesinę krzemionki przetłacza się poprzez linię 26 i wprowadza ponownie do reaktora 20, w którym łączy się ona ponownie z mieszaniną reakcyjną 27. Zasilanie kwasem 25 korzystnie doprowadza sie do mieszalnika w linii 24, chociaż alternatywnie, kwas można wprowadzać bezpośrednio do przestrzeni reaktora 20. Roztwór krzemianu sodu można wprowadzać bezpośrednio do przestrzeni reaktora 20 lub do mieszalnika w linii 24 lub w oba miejsca.

PL 217 211 B1

Wracając obecnie do ogólnego omówienia przebiegu procesu, z chwilą gdy roztwór w reaktorze 27 i pozostałe reagenty osiągną pożądane temperatury, otwiera się zawór ręczny 29 na pętli recyrkulacyjnej 28. Mieszalnik w linii 24 zaczyna działać. Następnie rozpoczyna się jednoczesne dodawanie pozostałego roztworu krzemianu sodu i kwasu. Korzystnie, kwas wprowadza się do miesza lnika w linii 24. Roztwór krzemianu sodu kwas odmierza się do reaktora w czasie dodawania przez około 30 do 90 minut. Szybkości dodania reagentów zależą od stosunku molowego, czasu dodawania oraz stężenia krzemianu i stężenia kwasu. Na ogół 2 mole sodu zobojętnia się jednym molem kwasu siarkowego.

Pod koniec tego okresu jednoczesnego dodawania większość krzemionki wytrąca się i zatrzymuje się dodawanie krzemianu sodu. Dodawanie kwasu prowadzi się jeszcze aż do osiągnięcia przez zawiesinę w reaktorze pożądanej wartości pH. Z chwilą, gdy wartość pH zawiesiny osiąga około 7,0, korzystne jest zmniejszenie szybkości przepływu kwasu aż wartość pH zawiesiny zbliży się do docelowej wartości pH, w tym momencie przepływ kwasu można zatrzymać i zastosować ręczne doprowadzenie pH zawiesiny do wartości docelowej. Korzystna wartość pH zawiesiny wynosi w przybliżeniu 4,0 do 7,0, korzystniej pomiędzy 4,0 do 5,0 i najkorzystniej 4,6 ± 0,1. W tej sytuacji krzemionka wytrąca się z wytworzeniem mieszaniny strącanej krzemionki cieczy reakcyjnej. Z chwilą, gdy osiągnie się pożądaną wartość pH zawiesiny, rozpoczyna się roztwarzanie i temperaturę reakcji podwyższa się do w przybliżeniu 85-99°C i korzystnie 91 do 97°C i roztwarzanie prowadzi się jeszcze w podwyższonej temperaturze przez w przybliżeniu 5 do 60 minut, a korzystnie przez w przybliżeniu 10 minut. Podczas etapu roztwarzania dodaje się kwas w ilości koniecznej do utrzymania stałej wartości pH.

Jednym ważnym aspektem schematu sposobu według wynalazku jest zastosowanie silnie ścinającego mieszalnika w linii 24 w celu kondycjonowania masy reakcyjnej i zawartych w niej cząstek krzemionki podczas co najmniej jednego lub więcej opisanych powyżej etapów strącania, dodawania kwasu i roztwarzania. W jednym korzystnym rozwiązaniu, mieszalnik w linii stosuje się do pompowania zawiesiny poprzez pętlę recyrkulacyjną od momentu otwarcia zaworu ręcznego 29 i jednoczesnego rozpoczęcia dodawania roztworu krzemianu i kwasu aż do zakończenia roztwarzania. Alternatywnie, mieszalnik w linii 24 stosuje się do pompowania zawiesiny poprzez pętlę recyrkulacyjną 28 tylko przez część czasu reakcji. Jednakże trzymając się przedmiotu niniejszego wynalazku w zakresie zmniejszania cząstek krzemionki bez potrzeby stosowania operacji suszenia i mielenia na sucho, zakres ścierania zawiesiny w reaktorze powinien być wystarczający do zmniejszenia mediany wymiaru cząstek (MPS) do pomiędzy około 1 do około 30 mikronów ^m), korzystnie pomiędzy około 1 i około 25 mikronów i korzystniej pomiędzy około 3 i około 10 mikronów.

W celu osiągnięcia pożądanego wymiaru cząstki produktu na etapie procesu z zastosowaniem reaktora, według niniejszego wynalazku na ogół stosuje się szybkość recyrkulacji w przybliżeniu 8% objętościowych do 22% objętościowych na minutę objętości zawartości zbiornika reakcyjnego 20 poprzez pętlę recyrkulacyjną 28. Intensywność ścinania można także wyrazić poprzez liczbę recyrkulacji całej zawartości reaktora (w litrach (I)) w czasie prowadzenia reakcji (w minutach), obejmującym etapy strącania, roztwarzania i przerywania. Według niniejszego wynalazku, minimalny stopień ścinania wynosi 3,0, korzystnie jest powyżej 4,5 i korzystniej powyżej 9,0. Np. strumień recyrkulacji 160 l/min przez 60 minut w reaktorze 1000 i daje zdefiniowany tu stopień ścinania 9,6.

W procesie stosuje się tu mieszalnik w linii 24, dający silne ścinanie strumienia recyrkulacji 28 podczas reakcji, a korzystnie jest to mieszalnik w linii typu rotor/stator. Przykłady przydatnych mieszalników typu rotor/stator obejmują mieszalniki w linii typu Silverson, takie jak Silverson Model 450LS, wytwarzane przez Silverson Machines, Inc.; lub te dostępne w handlu od IKA-Works Inc., Wilmington, North Carolina 28405 oraz od Charles Ross and Son Company, Hauppage, NY 11788, obejmujące Modele ME-410/420X i 450X.

Sama podstawowa konstrukcja silnie ścinającego mieszalnika w linii typu rotor/stator, który nadaje się do zastosowania w praktyce wynalazku nie jest nowa per se. Na ogół obejmuje ona obudowaną turbinę składającą się z rotora i statora, przy czym rotor obraca się z dużą prędkością wokół wału, podczas gdy nieruchomy stator stanowi obudowę wokół rotora. Duża prędkość obrotowa łopatek rotora wywołuje zasysanie traktowanej zawiesiny do powierzchni wlotowej zespołu rotor/stator. Stamtąd zawiesina przechodzi poprzez szczeliny rotora i jest kierowana przez siły odśrodkowe do przestrzeni pomiędzy statorem i końcówkami łopatek rotora, gdzie zawiesina jest poddawana silnemu promieniowemu ścinaniu strumienia w szczelinie. Następnie zawiesina jest przetłaczana poprzez szczeliny statora w warunkach intensywnego ścinania hydraulicznego do powierzchni wylotowej, gdzie zawiesinę po ścinaniu odprowadza się do następnego etapu obróbki. Świeża zawiesina jest

PL 217 211 B1 w sposób ciągły zasysana do zestawu rotor/stator gdy zawiesina po ścinaniu opuszcza ten zestaw. W ten sposób, zawartość reaktora poddaje się działaniu dużych sił ścinających stosowanych w strumieniu recyrkulacji 28.

Po zakończeniu etapu roztwarzania w układzie reaktora 10' stosowanego do etapu wdrożenia 1 według Fig. 1 i dowolnym późniejszym doprowadzeniu wartości pH, następuje spust partii reakcyjnej. Mianowicie, masę reakcyjną przesącza się i przemywa w etapie 11 (Fig. 1). Korzystnie stosuje się filtr ciśnieniowy, taki jak prasa filtracyjna ramowa, prasa filtracyjna lub ciśnieniowe cedzidło arkuszowe. Masę reakcyjną przesącza się i przemywa wodą w celu zmniejszenia zawartości Na2SO4 do poniżej 5% i korzystnie poniżej 2% wagowych (np. 0,5 do 1,5%). Uzyskany wilgotny placek ma zawartość części stałych około 50% wagowych, a pozostałość w istocie stanowi sama woda. Jeśli to konieczne, można uregulować wartość pH przemytego placka filtracyjnego.

W etapie 12 (Fig. 1) przemyty wilgotny placek uzyskany na etapie 12 poddaje się fluidyzacji ze środkiem utrzymującym wilgoć. Środek utrzymujący wilgoć, a szczególnie środek utrzymujący wilgoć typu poliolu, miesza się z wilgotnym plackiem filtracyjnym, z wytworzeniem zawiesiny cząstek ściernych zawierających środek utrzymujący wilgoć. Korzystnie, mieszanie prowadzi się w silnie ścinającym mieszalniku, na przykład poprzez dodawanie wilgotnego placka do mieszalnika zbiornikowego zawierającego określoną ilość środka utrzymującego wilgoć, a następnie mieszanie zawartości aż do uzyskania w zawiesinie zawartości cząstek +325 mesh na poziomie poniżej 1,5% (w odniesieniu do ciężaru suchej krzemionki). Przykłady przydatnych mieszalników pod tym względem obejmują silnie ścinający mieszalnik typu Motoregler Dispermat CV oraz urządzenie do rozpraszania typu Hockmeyer Lab 2 z firmy Hockmeyer Equipment Company.

Stwierdzono, że samo dodawanie względnie małej ilości środka utrzymującego wilgoć typu poliolu do wilgotnego placka z mieszaniem wystarczającym do uzyskania fluidyzacji powala na uzyskanie zawiesiny ściernej, która jest reologicznie trwała i odporna na strącanie w stopniu wystarczającym, aby uniknąć konieczności stosowania dodatkowych środków stabilizujących. Ponadto, środek utrzymujący wilgoć typu poliolu traktowany i fluidyzowany z wilgotnym plackiem także nie wykazuje znaczącej ponownej aglomeracji krzemionki w cząstki o większych wymiarach.

W celu uzyskania tego efektu środek utrzymujący wilgoć dodaje się w ilości około 3 do około 80% wagowych, korzystnie około 5 do około 60% wagowych i korzystniej około 20 do około 50% wagowych i można dodawać w ilości poniżej około 30% wagowych (np. 3 do <30% wagowych), w przeliczeniu na ciężar wilgotnego placka filtracyjnego. Jeśli dodana ilość środka utrzymującego wilgoć do przesączonego wilgotnego placka jest zbyt mała, lepkość placka filtracyjnego pozostaje zbyt duża, aby umożliwić jego fluidyzację w formie zawiesiny, podczas gdy z drugiej strony, jeśli ilość środka utrzymującego wilgoć jest zbyt duża, zawiesina fluidyzowana może wymagać dużych ilości środków konserwujących w celu utrzymania kontroli obciążenia biologicznego z towarzyszącym zwiększeniem kosztów materiałowych i może zawierać więcej środka utrzymującego wilgoć niż wymagana do zastosowania w pewnych preparatach pasty do zębów. Środek utrzymujący wilgoć korzystnie jest poliolem, takim jak gliceryna, sorbitol, poli(glikol etylenowy), poli(glikol propylenowy), uwodorniany hydrolizat skrobi, ksylitol, Iaktitol i uwodorniany syrop skrobiowy, stosowanym pojedynczo lub jako ich mieszaniny. Gliceryna i sorbitol są korzystne, gdy stosuje się je indywidualnie lub w kombinacjach. Glicerynę łatwo otrzymuje się w roztworach o stężeniu 99,5% wagowych, podczas gdy sorbitol jest często dostępny w handlu jako wodny roztwór zawierający 70% wagowych części stałych. Funkcjonalnie, termin środek utrzymujący wilgoć jest zwyczajowo zrozumiały jako odnoszący się do związku, który ułatwia i zapewnia zatrzymanie wilgoci w zawierającej go kompozycji takie, aby zapobiegać wysuszeniu kompozycji po jej wystawieniu (wystawieniach) na działanie powietrza.

Ciekły ośrodek, w którym wilgotny placek krzemionki poddaje się fluidyzacji składa się zarówno z wody lub wodnej części przesączonego wilgotnego placka jak i środka utrzymującego wilgoć. Jak wskazano powyżej, można wprowadzać sam środek utrzymujący wilgoć ze względnie małą zawartością wody (np. około 30% wagowych lub mniej, w przypadku użycia dostępnych w handlu roztworów sorbitolu zawierających 70% wagowych części stałych i poniżej około 0,5% wagowych w przypadku użycia dostępnej w handlu gliceryny). Jednakże należy przyjąć, że woda zawarta w samym placku filtracyjnym przyczynia się do fluidyzacji płynu jako całości, nadając wodne właściwości całemu ciekłemu ośrodkowi, w którym zawiesza się cząstki krzemionki.

Uzyskana zawiesina ścierna wytworzona według niniejszego wynalazku w etapie 12 według Fig. 1 ma lepkość w zakresie od około 100 cP do 700000 cP, zmierzoną w temperaturze 25°C z zastosowa₁ niem urządzenia Brookfield ¹/2 RVDV II Viscometer z wrzecionem T-F, obroty na minutę=5,0 na statywie

PL 217 211 B1

Helipath i szybkość strącania części stałych poniżej 30% wagowych po przechowywaniu przez trzy tygodnie w temperaturze około 25°C.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że dodawanie środka utrzymującego wilgoć typu poliolu w ilości około 3% wagowych do 80% wagowych do zawiesiny drobnej strącanej krzemionki może dawać reologicznie trwałe i odporne na strącanie zawiesiny ścierne, które można stosować per se lub używać jako dodatki w następnych kompozycjach. Zatem uzyskana na tym etapie przetwarzania kompozycja ścierna jest trwała i zawiera cząstki o odpowiednich wymiarach do transportu, przechowywania i stosowania według potrzeb jako gotowy do użytku wieloskładnikowy dodatek do bardziej kompleksowych preparatów, takich jak środki do czyszczenia zębów i inne ciekłe kompozycje do czyszczenia jamy ustnej. Oznacza to, że zawiesinę ścierną, produkt uzyskany na etapie 12, można stosować jako gotowy produkt, jak wskazano na etapie 13 według Fig. 1. Cząstki ścierne są rozproszone i rozłożone w zasadzie równomiernie w kompozycji zawiesiny według wynalazku.

Opisane tu badania eksperymentalne także wskazują, że dodatkowo obecność spoiwa polisacharydu, takiego jak sól sodowa karboksymetylocelulozy (CMC), w zawiesinie ściernej mającej małą zawartość środka utrzymujący wilgoć, wywiera szkodliwy wpływ na właściwości strącania zawiesiny o dużej zawartości części stałych. Spoiwa polisacharydowe obejmują rozpuszczalne w wodzie etery celulozowe, gumę guar i gumę ksantanową itd., ale te materiały spoiwa nie są potrzebne do stabilizacji właściwości reologicznych i zapewnienia odpowiedniej lepkości w kompozycjach ściernych według niniejszego wynalazku.

Uzyskana zawiesina ścierna zawiera około 10 do około 60% wagowych cząstek ściernych, od około 3 do około 80% wagowych środka utrzymującego wilgoć i od około 5 do około 50% wagowych wody (korzystnie około 5 do około 30% wagowych wody). Korzystnie w kompozycjach ściernych według wynalazku spoiwo polisacharydowe nie występuje lub występuje najwyżej tylko w minimalnych ilościach, tj. w kompozycji ściernej występuje poniżej 0,20% wagowych polisacharydu i korzystniej poniżej 0,05% wagowych polisacharydu, jeśli w ogóle (tj. 0% wagowych polisacharydu jest bardziej korzystne). Gdy kompozycję ścierną według wynalazku ostatecznie łączy się z innymi wymaganymi materiałami, np. zagęszczaczami, ciekłymi nośnikami, związkami fluorków, środkami zwalczającymi kamień nazębny itd., z wytworzeniem środka do czyszczenia zębów lub innej kompozycji do czyszczenia jamy ustnej, obserwuje się że do kompozycji ściernej według wynalazku można ponadto dodać spoiwo i inne składniki środków do czyszczenia zębów, takie jak zagęszczacze i ciekłe nośniki, bez szkodliwego wpływu na właściwości reologiczne lub właściwości strącania krzemionki.

Do fluidyzowanej strącanej krzemionki można dodać środek konserwujący, taki jak środek przeciwbakteryjny (tj. środek przeciwbakteryjny i/lub przeciwgrzybiczy), ewentualnie mieszając równocześnie w lub bezpośrednio po, procesie fluidyzacji na etapie 12, stosując środek utrzymujący wilgoć typu poliolu. Środek konserwujący można wybierać pod tym względem, np. z grupy obejmującej benzoesan sodu, pirofosforan tetrasodowy, p-hydroksybenzoesan propylu i p-hydroksybenzoesan metylu (metyloparaben). Skuteczne ilości środka konserwującego uważane za odpowiednie do zapobiegania wzrostowi bakterii i grzybów wynoszą poniżej około 0,5% wagowych, w przeliczeniu na wagę gotowej pasty do zębów. Stosowany w tych ilościach środek konserwujący nie wpływa na korzystne właściwości reologiczne kompozycji ściernej.

Ważnym aspektem wynalazku jest to, że wodną zawiesinę cząstek ściernych uzyskiwaną na etapie 12 można w sposób ciągły utrzymywać przy ogólnej zawartości cieczy co najmniej 20% wagowych aż do dodatkowego etapu włączania wymienionej wodnej zawiesiny cząstek ściernych do kompozycji środka do czyszczenia zębów lub innej kompozycji do czyszczenia jamy ustnej, bez potrzeby suszenia lub mielenia na sucho takiej krzemionki. Nie wiążąc się obecnie żadną szczególna teorią, przyjmuje się, że operacje suszenia i mielenia na sucho wpływają na aglomerację i powierzchnię typu hydroksylowanego oraz gęstość cząstek krzemionki w niemożliwy do przewidzenia lub nawet szkodliwy sposób. Rozwiązanie według niniejszego wynalazku pozwala na ominięcie tych wpływów suszenia i mielenia na sucho. Rozwiązanie według niniejszego wynalazku usuwa także szkodliwe skutki stosowania typowych urządzeń i sposobów rozcierania i mielenia na sucho, mogących wprowadzać zanieczyszczenia do krzemionki, które mogą zmniejszać jasność, tj., przyczyniają się do „szarzenia” preparatu, który ostatecznie będzie zawierał zmieloną suchą krzemionkę.

Ewentualnie i w odniesieniu do Fig. 1, jeśli pożądany jest bardzo mały wymiar cząstek lub jeśli przerwano działanie ścinające prowadzone na etapie 10 z jakiegokolwiek powodu, sposób według wynalazku pozwala na prowadzenie mielenia na mokro, np. mielenia w mokrym złożu, wodnej zawiesiny cząstek ściernych na etapie 14, po wprowadzeniu środka utrzymującego wilgoć, a przed dodaniem

PL 217 211 B1 wodnej zawiesiny cząstek ściernych do kompozycji środka do czyszczenia zębów. Także po mieleniu zawiesiny w złożu na etapie 14 można prowadzić klasyfikowanie zawiesiny na etapie 16, w celu usunięcia cząstek o wymiarach powyżej 325 mesh (45 mikronów), które w praktyce według wynalazku stanowią ilościowo poniżej 1,5% wagowych. Alternatywnie, etap klasyfikowania 16 można prowadzić w czasie etapu mielenia w złożu, w celu usunięcia cząstek o wymiarach powyżej 325 mesh.

Krzemionki stosowane w zilustrowanych powyżej kompozycjach ściernych korzystnie obejmują syntetyczne uwodnione bezpostaciowe krzemionki, znane jako ditlenki krzemu lub SiO2. Te strącane krzemionki mogą obejmować krzemionki syntetyczne bardzo nisko do średnio strukturalnych, zgodnie z definicjami przedstawionymi w J. Soc. Cosmet. Chem., 29, 497-521 (sierpień 1978) oraz Pigment Handbook: tom 1, Properties and Economics, wydanie 2, John Wiley & Sons, 1988, str. 139-159.

Oprócz opisanych powyżej operacji na etapie 10 obrabiania strącanej syntetycznej bezpostaciowej krzemionki, otrzymywanie krzemionki nie jest koniecznie do nich ograniczone i można także prowadzić je zgodnie z ogólnymi metodologiami opisanymi np. we wcześniejszych opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr 3893840, 3988162, 4067746, 4340583 i 5225177, przy czym wszystkie załącza się tu na zasadzie odsyłacza, jeśli tylko takie metody zostaną odpowiednio zmodyfikowane w celu wprowadzenia recyrkulacji i obróbki silnie ścinającej stosowanej na etapie 10. Fachowcy w dziedzinie zauważą, że parametry reakcji, które wpływają na właściwości uzyskanej strącanej krzemionki obejmują: szybkość rozłożenie w czasie punktów, w których dodaje się różne reagenty; poziomy stężeń różnych reagentów; wartości pH mieszaniny reakcyjnej; temperaturę reakcji; i/lub szybkość z jaką dodaje się dowolne elektrolity.

Także układ reaktora 10' (Fig. 2) można przebudować w kilka sposobów alternatywnych do opisanego powyżej schematu pętli recyrkulacyjnej i sposobu działania w celu zapewnienia mniejszych wymiarów cząstek w zawiesinie w reaktorze. Na przykład, zamiast wprowadzać kwas (25) w linii silnie ścinającego mieszalnika w pętli recyrkulacyjnej 28, można go wprowadzać bezpośrednio do zbiornika reaktora 27. Zgłaszający zaobserwowali, że wymiary cząstek strącanego stałego produktu w reaktorze są względnie mniejsze, chociaż wciąż mieszczą się w opisanych tu zakresach (tj. pomiędzy około 1 do około 30 mikronów), jeśli kwas wprowadza się w linii mieszalnika ścinającego, jak pokazano na Fig. 2, niż w przypadku wprowadzania kwasu bezpośrednio do zbiornika reaktora, a wszystkie inne parametry są porównywalne. Można także stosować pętlę recyrkulacyjną 28 zaopatrzoną w statyczny mieszalnik w linii. Alternatywnie, zamiast stosowania pętli recyrkulacyjnej 28 zaopatrzonej w silnie ścinający mieszalnik, można zamontować silnie ścinające mieszadło turbinowe bezpośrednio wewnątrz zbiornika reaktora 20 w celu mieszania surowego materiału w reakcji strącania i zawiesiny 27. W tym przypadku, surowy materiał z reakcji strącania można wprowadzać w pobliżu silnie ścinającego mieszadła reaktora, np. przy dennicy reaktora. Alternatywnie, do bezpośredniego dodawania do reaktora, kwas można rozpraszać poprzez wał mieszadła i zewnętrzne końcówki łopatki mieszadła zanurzonego w mieszaninie reakcyjnej 27 w zbiorniku reaktora 20 w celu przereagowania z pozostałym krzemianem sodu i zawiesiną reakcyjną i ten sposób można stosować w układzie reaktora z lub bez pętli recyrkulacyjnej 28 opisanej powyżej. Także do zawiesiny reakcyjnej w reaktorze można wprowadzać surowe substancje wytrącające się poprzez pompę wysokociśnieniową i układ dysz. Można także stosować silne działanie ścinające na początku, w stosunku do surowych reagentów wytrącających się, w oddzielnym małym mieszalniku, W którym stosuje się silne ścinanie poprzez zastosowanie mieszalnika przepływowego, z którego mieszanina reakcyjna następnie przelewa się do głównego zbiornika reaktora, z zainstalowanym układem silnego ścinania do normalnego mieszania.

Strącane krzemionki stosowane w kompozycjach ściernych według wynalazku mają na ogół następujące właściwości:

wartości twardości Einlehner'a 10% wobec mosiądzu w zakresie pomiędzy 0,5 i 30, wartość BET 20 do 250 m²/g, wartości absorpcji oleju lnianego pomiędzy około 40 do około 200 cm³/100 g, wartości RDA (radioaktywne ścieranie zębiny) pomiędzy około 30 do około 200 oraz wartości PCR (stopień oczyszczenia z błonki) 50 do 200. Jednakże należy zauważyć, że średni wymiar cząstek dla krzemionki 3 do 15 mikronów osiąga się w reaktorze według niniejszego wynalazku z zastosowaniem omówionej tu obróbki w pętli recyrkulacyjnej 28, bez potrzeby prowadzenia operacji suszenia i mielenia na sucho/rozdrabniania oraz stosowania odpowiednich urządzeń po spuście z reaktora.

Chociaż krzemionki zilustrowano tu jako ścierny składnik ,środka polerującego, wprowadzanego do kompozycji ściernych wytwarzanych zgodnie z niniejszym wynalazkiem, zrozumiałe będzie, że zakres niniejszego wynalazku obejmuje także zastosowanie w zawiesinach innych odpowiednich nierozpuszczalnych w wodzie cząstek ściernych, które można zsyntetyzować w reaktorze, przynajmniej

PL 217 211 B1 jeżeli uzyska się efekt stabilizacji połączonej wodnej zawiesiny cząstek ściernych zawierającej środek utrzymujący wilgoć w ilości poniżej około 80% wagowych, a nawet poniżej 30% wagowych środka utrzymującego wilgoć, bez potrzeby stosowania dowolnych interwencyjnych etapów suszenia lub mielenia na sucho. Inne takie nierozpuszczalne w wodzie cząstki obejmują np. strącany węglan wapnia (PCC), wodorofosforan wapnia lub jego dihydraty, żel krzemionkowy pirofosforan wapnia. Inne syntetyczne cząstki ścierne, takie jak PCC, można zsyntetyzować stosując modyfikacje typowego reaktora PCC obejmującego zastosowanie silnie ścinającego mieszalnika w pętli 28 recyrkulacyjnej/w linii jak to opisano w niniejszym zgłoszeniu, z wytworzeniem zawiesiny w reaktorze o wymiarze cząstek wystarczająco małym, aby wyeliminować konieczność późniejszych operacji suszenia i rozdrabniania na sucho.

Ewentualnie na etapie fluidyzacji 12 (Fig. 2) można wprowadzać różne nierozpuszczalne w wodzie rozdrobnione środki polerujące, takie jak strącany węglan wapnia, wodorofosforan wapnia lub jego dihydraty, pirofosforan wapnia, uwodniony tlenek glinu, nierozpuszczalny metafosforan sodu, nierozpuszczalny metafosforan potasu, nierozpuszczalny węglan magnezu, krzemian cyrkonu, krzemian glinu, i/lub żel krzemionkowy itd., podczas procedury zawieszania strącanej krzemionki uzyskanej na etapie 12, w celu dostosowania polerujących właściwości zawiesiny, jeśli to pożądane.

W każdym przypadku gotową zawiesinę lub zawiesiny ścierne, na dowolnym z etapów 13, 15 lub 17 wskazanych na Fig. 1, można następnie przesyłać rurami, załadować do transportu lub przechowywać, aż do późniejszego zapotrzebowania, takiego jak wytwarzanie środka do czyszczenia zębów lub innych kompozycji do czyszczenia jamy ustnej. Pod tym względem, wodną zawiesinę cząstek ściernych typowo łączy się z co najmniej jednym spośród następujących składników: dodatkowa woda, dodatkowy środek utrzymujący wilgoć według potrzeby, spoiwo, związek będący źródłem jonów fluorkowych, środek smakowo-zapachowy, środek barwiący, środek wybielający, środek konserwujący, związek przeciw płytce nazębnej, środek pieniący i środek przeciwbakteryjny.

Przykłady zastosowania tych ewentualnych składników w środkach do czyszczenia zębów opisano tu i/lub np. w Reissue 29634, opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr 5676932, 6074629 i 5658553 oraz cytowanych tam opisach patentowych, które wszystkie wprowadza sie tu na zasadzie odsyłacza. Te ewentualne składniki, jeśli się je dołącza, można dodawać w ilościach zwyczajowo stosowanych w preparatach środków do czyszczenia zębów.

Strącana krzemionka w opisanym powyżej produkcie zawiesiny krzemionki (produkt etapu na Fig. 1), gdy wprowadza się ją do kompozycji środków do czyszczenia zębów, występuje w zawartości od około 10% do około 50% wagowych. korzystniej od około 10% do około 35% wagowych, gdy środek do czyszczenia zębów jest pastą do zębów. Ogólnie preparaty środków do czyszczenia zębów lub czyszczenia jamy ustnej zawierające kompozycje ścierne według wynalazku dogodnie mogą zawierać następujące możliwe składniki w ich względnych ilościach (wszystkie ilości w % wagowych):

Preparat środka do czyszczenia zębów:

Składnik	Ilość
Ciekły nośnik:
środek (środki) utrzymujący wilgoć (ogółem)	5-70
woda dejonizowana	5-70
spoiwo (spoiwa)	0,5-2,0
środek przeciwpróchniczy	0,1-2,0
środek (środki) chelatujący	0,4-10
środek zagęszczający krzemionkę*	3-15
anionowy surfaktant (surfaktanty)	0,5-2,5
środek ścierny	10-50
środek słodzący	<1,0
środki barwiące	<1,0
środek smakowo-zapachowy	<5,0
środek konserwujący	<0,5

PL 217 211 B1

Przydatne zagęszczacze krzemionki obejmują np. bezpostaciową strącaną krzemionkę, taką jak krzemionka Zeodent® 165. Inne korzystne zagęszczacze krzemionki obejmują krzemionki Zeodent® 163 I Zeofree® 153, wszystkie dostępne z firmy J.M. Huber Corporation, Havre de Grace Maryland, U.S.A.

P r z y k ł a d y

Poniższe przykłady przedstawiono w celu ilustracji wynalazku, lecz nie oznacza to, że zakres wynalazku jest do nich ograniczony. W tych przykładach, jeśli nie wskazano tego inaczej, części podano wagowo.

P r z y k ł a d 1

W celu oceny właściwości reologicznych i sedymentacyjnych kompozycji ściernych wytworzonych według wynalazku w stosunku do porównawczych kompozycji ściernych na bazie osuszonej i zmielonej na sucho krzemionki, najpierw wytworzono krzemionki w następujący sposób.

Wytwarzanie wilgotnego placka krzemionki:

Wilgotny placek krzemionki 1 (WC1):

24,8 litrów (l) krzemianu sodu (13,3% Na2O, stosunek molowy SiO2:Na2O 2,65; ciężar właściwy 1,123) umieszczono w reaktorze ze stali nierdzewnej o pojemności 1000 I, z płaszczem do ogrzewania parą. Zamontowane w reaktorze mieszadło typu A200 Lightnin ustawiono na 120 obrotów na minutę. W układzie reaktora zainstalowano także zewnętrzną pętlę recyrkulacyjną obejmującą pompę wirową typu Labour ASME B73.1 (Sterling Fluid Systems), zawór ręczny do sterowania szybkością przepływu i mieszalnik w linii typu Silverson 450 LS, z wlotem pętli umieszczonym przy dnie zbiornika i powrocie umieszczonym w górnej części zbiornika oraz odpowiednie orurowanie pomiędzy tymi elementami. Mieszaninę reakcyjną ogrzano wstępnie do temperatury 83°C i tę temperaturę utrzymywano przez czas trwania reakcji. Rozpoczęto recyrkulację, uzyskując szybkość przepływu i recyrkulacji 108 l/minutę, przy pracy mieszalnika Silverson ustawionego na 60 Hz. Zawór ręczny w układzie recyrkulacji ustawiono w pozycji całkowicie otwartej. Następnie rozpoczęto jednoczesne podawanie kwasu i krzemianu do układu reaktora i prowadzono je jeszcze przez określony okres czasu. Rozcieńczony krzemian sodu, o takim samym stężeniu/składzie jak opisany powyżej, ogrzewano wstępnie do temperatury 83°C i wprowadzano do zbiornika reaktora, z szybkością 13,00 litrów/minutę (LPM), podczas gdy jednocześnie dozowano rozcieńczony kwas siarkowy (11,4% wagowych, SG=1,079, 39°C) z szybkością 3,56 LPM (podawanie kwasu rozpoczęto powoli, z szybkością 1 LPM) do mieszalnika Silverson. Podawanie strumienia krzemianu przerwano po 47 minutach jednoczesnego dodawania. Dodawanie kwasu kontynuowano z szybkością 3,56 LPM aż do uzyskania obniżenia wartości pH partii do 7,0. Przy wartości pH partii 7,0, strumień kwasu zmniejszono do 1,5 LPM i dodawanie kwasu prowadzono jeszcze aż do uzyskania wartości pH około 4,6, przy której dopływ kwasu zatrzymano, a następnie dodawano go ręcznie doprowadzając pH do wartości docelowej 4,6 ± 0,1. Następnie partię roztwarzano w temperaturze 93°C przez 10 minut, przy wartości pH regulowanej według potrzeby w okolicach 4,6 w czasie roztwarzania. Po roztwarzaniu, wartości pH ręcznie uregulowano do 4,6 ± 0,1. Medianę wymiaru cząstek (MPS) krzemionki reaktorowej określono w małej próbce krzemionki pobranej do tego celu po zakończeniu roztwarzania. Mediana wymiaru cząstek wynosiła 7,76 μm. Po zakończeniu roztwarzania, partię zebrano, a następnie poddano filtracji na ramowej prasie filtracyjnej, po czym przemyto w celu usunięcia większości (do <2,0% wagowych) ubocznego produktu reakcji (siarczan sodu). Partie filtrowano stosując podczas wypełniania ciśnienie = 80 psi, ciśnienie wody = 20-25 psi, przedmuch powietrzem = 80 psi (przedmuch powietrzem aż do zakończenia wypływu wody z prasy). Zebrano trzy lub cztery ramy wilgotnego placka do zastosowania albo w późniejszej fluidyzacji ze środkiem utrzymującym wilgoć albo do operacji suszenia rozpyłowego/mielenia, które to sposoby porównywano.

Jak wyjaśniono bardziej szczegółowo w innym miejscu opisu, część otrzymanego wilgotnego placka poddano fluidyzacji stosując małą ilość środka utrzymującego wilgoć w celu otrzymania zawiesin ściernych według wynalazku, podczas gdy inną część wilgotnego placka osuszono rozpyłowo i zmielono na sucho w celu porównania.

Suszenie rozpyłowe stosowane w obróbce próbek porównawczych obejmowało suszenie innego wilgotnego placka wytworzonego sposobem opisanym powyżej do docelowej zawartości 7,0% H2O, ± 1%, z zastosowaniem suszarni rozpyłowej mającej temperaturę wlotu 480°C. Wszystkie pompowane zawiesiny powinny mieć podobne temperatury na wylocie. Następnie osuszone rozpyłowo próbki krzemionki porównawczej mielono w młynie młotkowym do wymiaru 8-14 μm.

PL 217 211 B1

Wilgotny placek krzemionki 2 (WC2):

24,8 I krzemianu sodu (13,3% Na2O, stosunek molowy SiO2:Na2O 2,65; ciężar właściwy 1,123) i 1,78 kg Na2SO4 dodano do reaktora ze stali nierdzewnej o pojemności 1000 I, z płaszczem do ogrzewania parą. Mieszadło typu A200 Lightnin zamontowane wewnątrz reaktora ustawiono na 120 obrotów na minutę. Zastosowano układ reaktora taki sam jak opisany w produkcji próbki Wilgotnego Placka 1. Mieszaninę reakcyjną ogrzano wstępnie do temperatury 93°C i tę temperaturę utrzymywano przez czas trwania reakcji. Uruchomiono recyrkulację do osiągnięcia szybkości przepływu w recyrkulacji 161 l/minutę, po uruchomieniu mieszalnika Silverson i ustawieniu go na 60 Hz. Zawór ręczny w układzie recyrkulacji ustawiono w pozycji całkowicie otwartej. Następnie rozpoczęto jednoczesne dodawanie kwasu i strumienia krzemianu do układu reaktora i prowadzono je jeszcze przez pewien czas. Rozcieńczony krzemian sodu, o takim samym stężeniu/składzie jak opisany powyżej, ogrzewano wstępnie do temperatury 88°C i wprowadzano do zbiornika reaktora z szybkością 13,00 LPM, podczas gdy jednocześnie rozcieńczony kwas siarkowy (11,4% wagowych, SG=1,079, 39°C) wprowadzano z szybkością 4,74 LPM (na początku kwas podawano powoli, 1 LPM) do mieszalnika Silverson. Podawanie strumienia krzemianu przerwano po 47 minutach jednoczesnego dodawania. Dodawanie strumienia kwasu kontynuowano z szybkością 4,74 LPM aż do uzyskania spadku wartości pH partii do 7,0. Przy wartości pH partii 7,0, strumień kwasu zmniejszono do 1,5 LPM i dodawanie kwasu prowadzono jeszcze aż do uzyskania wartości pH zbliżonej do 4,6, przy której podawanie strumienia kwasu przerwano, po czym wartości pH uregulowano ręcznie do docelowej wartości 4,6 ± 0,1. Następnie partię roztwarzano w temperaturze 98°C przez 10 minut, regulując wartość pH około 4,6, według potrzeby w czasie roztwarzania. Po roztworzeniu, wartość pH ręcznie uregulowano do 4,6 ± 0,1. MPS krzemionki reaktorowej określono dla małej próbki krzemionki pobranej do tego celu po zakończeniu roztwarzania. MPS krzemionki reaktorowej wynosiła 6,41 pm. Po zakończeniu roztwarzania partię zebrano, następnie przefiltrowano na prasie filtracyjnej ramowej, po czym przemyto w celu usunięcia większości (do poziomu <2,0% wagowego) ubocznego produktu reakcji (siarczan sodu). Partię filtrowano stosując podczas wypełniania ciśnienie = 80 psi, ciśnienie wody = 20-25 psi, przedmuch powietrzem = 40 psi (przedmuch powietrzem aż do zakończenia wypływu wody z prasy). Zebrano trzy lub cztery ramy wilgotnego placka do zastosowania albo do późniejszej fluidyzacji ze środkiem utrzymującym wilgoć albo do operacji procesu porównawczego, suszenia rozpyłowego/ mielenia.

Wilgotny placek krzemionki 3 (WC3):

Powtórzono główne etapy zastosowane do wytworzenia wilgotnego placka krzemionki 2, z tym wyjątkiem, że początkowo wprowadzono 50,9 l krzemianu sodu do reaktora, zastosowano szybkość przepływu recyrkulacji 116 l/minutę, szybkość dodawania roztworu krzemianu sodu podczas jednoczesnego dodawania krzemian/kwas wynosiła 12,44 LPM, partię zebrano. MPS krzemionki reaktorowej wynosiła 8,36 μm.

Wilgotny placek krzemionki 4: (WC4)

Wilgotny placek krzemionki 4 składa się z mieszaniny wilgotnego placka 2 i wilgotnego placka 1 w proporcji 20:80. Właściwości fizyczne krzemionki w wilgotnych plackach krzemionki 1-4, obejmujące właściwości ich suszonych wersji porównawczych, przedstawiono poniżej w Tablicy 1.

T a b e l a 1

Właściwości fizyczne produktów zawiesin krzemionki

Wilgotny placek krzemionki	WC	WC1 (osuszona*)	WC2	WC2 (osuszona)	WC3	WC3 (osuszona)	WC4	WC4 (osuszona)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
%H2O	54,64	5,7	46,7	5,9	49,7	5,6	53,05	5,2
%325 Mesh	1,92	0,01	1,17	0,00	4,12	0,04	1,0	0,00
wartości pH 5%	-	7,72	-	6,50	-	7,35	-	7,49
%Na2SO4	-	<0,35	-	<0,35	-	<0,35	-	0,35
MPS, (pm)	11	7,70	6,93	6,26	10,45	9,20	8,94	7,90
Jasność TAPPI	98,4	96,5	97,3	96,0	97,5	95,1	97,7	96,9
CTAB S.A., m²g	-	46	-	32	-	47	-	43
BET S.A., m²g	-	242	-	214	-	209	-	245

PL 217 211 B1 cd. tabeli 1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
Absorpcja oleju, (cm³/100g)	-	74	-	49	-	67	-	87
Intruzja Hg (ml/g)	-	2,1806	-	1,1906	-	1,3688	-	1,7738
Ścieranie Einlehner'a produkt suchy, mg	-	4,86	-	8,1	-	7,84	-	7,64
Ścieranie Einlehner'a placek wilgotny, mg	3,51	-	12,28	-	7,68	-	7,28	-

*: wartości porównawcze, w których wilgotny placek osuszono rozpyłowo i zmielono sposobem opisanym powyżej w przy sposobie otrzymywania wilgotnego placka krzemionki 1.

Z powyższych danych widać, że jasność TAPPI wilgotnych placków 1 do 3 jest znacznie większa (aż do 2,4 punktów) niż ich odpowiedników osuszonych rozpyłowo i zmielonych.

W dalszych badaniach wilgotne placki, których nie suszono i mielono na sucho, połączono ze środkiem utrzymującym wilgoć, stosując poniższy protokół, a właściwości uzyskanych kompozycji ściernych także oszacowano i przedstawiono poniżej.

Fluidyzacja wilgotnego placka krzemionki:

Zawiesiny 1-5 wytworzono z powyższego wilgotnego placka krzemionki 3 w następujący sposób. Dla każdej próbki zawiesiny, określoną ilość 70% sorbitolu i wilgotnego placka krzemionki, wskazaną w Tablicy 2, dodano do zlewki ze stali nierdzewnej o pojemności 1200 ml. Stosując silnie ścinający mieszalnik typu Motorregler Dispermat CV, przy szybkości 1000 obrotów na minutę, rozpoczęto dodawanie wilgotnego placka do roztworu. Zastosowano wilgotny placek otrzymany według powyższej procedury otrzymywania wilgotnego placka opisanej dla wilgotnego placka krzemionki 3. W miarę zwiększania lepkości, szybkość Dispermat zwiększono do maksymalnych 6000 obrotów na minutę. Nadal prowadzono dodawanie wilgotnego placka. Z chwilą zakończenia dodawania, szybkość Dispermat utrzymywano na poziomie 6000 obrotów na minutę i zawartości rozpraszano przez dodatkowe 10 minut.

Lepkość fluidyzowanych zawiesin oznaczono według następującej procedury i zestawiono w poniższej Tablicy 2.

Procedura oznaczania lepkości ₁

1. Przygotowano urządzenie Brookfield ¹/2 RVDV II Viscometer z wrzecionem F lub B, zależnie od lepkości, pracującym przy prędkości 5,0 obrotów na minutę i zaopatrzone w statyw typu Helipath.

2. Umieszczono wrzeciono na górnej powierzchni zawiesiny

3. Zapisywano lepkość, w centypuazach (cP), po 24 sekundach.

T a b e l a 2

Zawiesina ścierna nr	1	2	3	4	5
Sorbitol 70%, g	40	80	160	320	640
Wilgotny placek krzemionki 3, g	760	720	640	480	160
% wagowe Sorbitolu	5	10	20	40	80
Wrzeciono	F	F	B	B	B
Lepkość, cP (@24 sekundy)	914000	70000	8080	1080	640

P r z y k ł a d 2

W celu badania stabilności reologicznej kompozycji ściernych (tj. zawiesin) na bazie obróbki metodą fluidyzacji środka utrzymującego wilgoć i krzemionki wytworzonej według sposobów otrzymywania dla wilgotnego placka krzemionki 1 i wilgotnego placka krzemionki 2 opisanych w Przykładzie 1, przeprowadzono następujące badania strącania. Zawiesiny wytworzono stosując protokół opisany powyżej, w punkcie „Fluidyzacja wilgotnego placka krzemionki”, z tym wyjątkiem, że w tych badaniach

PL 217 211 B1 zastosowano wilgotny placek krzemionki 3. Zamieszczono dane dla partii porównawczych 3B, 3D, 3F i 3H, do których dodano także pewną ilość spoiwa polisacharydowego.

Protokół testu strącania zawiesiny krzemionki:

1. Po przechowywaniu próbki krzemionki po fluidyzacji w temperaturze pokojowej (25°C) bez mieszania, przez poszczególne okresy testowe (trzy tygodnie), zmierzono ogólną masę zawiesiny i słoja.

2. Zmierzono wysokość zawiesiny i łopatki mieszadła umieszczono w jednej drugiej wysokości zawiesiny w słoju.

3. Zawiesinę mieszano z szybkością 1000 obrotów na minutę przez 5 minut.

4. Mieszadło usunięto ze słoja i słój odwrócono w celu przelania zawiesiny do zlewki. Słój trzymano w pozycji odwróconej przez 1 minutę.

5. Zmierzono połączoną masę zawiesiny pozostałej w słoju i masę słoja. Pozostałą zawiesinę usunięto ze słoja, słój oczyszczono i zważono, uzyskując tarę słoja.

6. Następnie obliczono % wagowy zawiesiny pozostałej w m słoju, w przeliczeniu na wyjściowy ciężar zawiesiny. Wyniki podsumowano w Tablicy 3.

T a b e l a 3

Pomiar	3A	3B	3C	3D	3E	3F	3G	3H
Wilgotny placek krzemionki	WC2	WC2	WC1	WC1	WC2	WC2	WC1	WC1
Wilgotny placek krzemionki, g	172,27	172,27	202,57	202,57	172,27	172,27	202,57	202,57
Gliceryna 99,5%, g	195,48	195,48	195,48	195,48	0	0	0	0
Sorbitol 70%, g	0	0	0	0	195,48	195,48	195,48	195,48
Dodana woda, g	30,2	30,2	0	0	30,2	30,2	0	0
CMC-7MXF*, g	0	1,95	0	1,95	0	1,95	0	1,95
Masa sumaryczna, g	398	400	398	400	398	400	398	400
% wytrącenia - 3 tygodnie	1,60	6,27	1,44	5,43	1,68	10,79	2,16	7,43

*: CMC-7MXF oznacza karboksymetylocelulozę dostępną z firmy Aqualon, oddziału firmy Hercules Corporation, Wilmington, DE.

Wyniki pokazują, że środki utrzymujące wilgoć fluidyzowane z krzemionkami są bardzo odporne na strącanie w trakcie przechowywania przed dłuższy czas.

P r z y k ł a d 3

W celu badania wzajemnego oddziaływania i trwałości opisanych powyżej fluidyzowanych krzemionek z domieszką konserwującego środka przeciwbakteryjnego, przeprowadzono następujące badanie obciążenia biologicznego.

Do badania efektów biologicznych w okresie starzenia się wytworzono zawiesiny o składzie ilościowym wyszczególnionym w Tablicy 4, zawierające zmienne ilości sorbitolu i benzoesanu sodu. Wilgotny placek krzemionki 1 (WC1) początkowo poddano d starzeniu przez około 1,5 tygodnia w celu umożliwienia wzrostu bakterii przed dodaniem sorbitolu lub benzoesanu sodu. Sorbitol i benzoesan sodu umieszczono w zlewce ze stali nierdzewnej o pojemności 1200 ml i w zlewce zainstalowano mieszadło szybkoobrotowe Dispermat. Mieszadło ustawiono na pracę z małą szybkością podczas dodawania wymaganej ilości poddanego starzeniu wilgotnego placka krzemionki 1. Następnie szybkość mieszadła zwiększono do 6000 obrotów na minutę i zawiesinę mieszano przez 10 minut. Każdą partię podzielono na 2 równe części i przeniesiono do sterylnych słoików o pojemności 250 ml do testowania odpowiednio na 1 tydzień i 3 tygodnie. Po upływie wskazanego czasu, odpowiednie próbki z każdej partii przeanalizowano na ogólną liczbę organizmów tlenowych, pleśni, drożdży i bakterii gram ujemnych według protokołu mikrobiologicznego USP.

Wyniki badania obciążenia biologicznego podsumowano w poniższej Tablicy 4.

PL 217 211 B1

T a b e l a 4

WC Krzemionki (g)	Sorbitol (g)	Benzoesan sodu(g)	Czas starzenia* (tygodnie)	Liczba organizmów tlenowych CFU/g	Pleśnie CFU/g	Drożdże CFU/g	Bakterie gram ujemne CFU/g
Poddana starzeniu WC1	0	0	0	2800000	<10	<10	<10
41,45	9,57	0	1	2200000	7300	<10	<10
41,45	9,57	0	3	310000	20000	<10	<10
41,45	38,26	0	1	6100	20	<10	<10
41,45	38,26	0	3	12000	14000	42000	<10
41,45	9,57	0,5	1	570	<10	<10	<10
41,45	9,57	0,5	3	20	<10	<10	<10
41,45	38,26	0,5	1	7900	<10	<10	<10
41,45	38,26	0,5	3	1,500	<10	<10	<10

* Czas zero = poddany starzeniu przez 1,5 tygodnia wilgotny placek przed dodaniem sorbitolu lub benzoesanu sodu

Jak widać z powyższych danych, próbki potraktowane benzoesanem sodu wykazały największe zahamowanie wzrostu bakterii, pleśni I drożdży, szczególnie te zawierające mniejsze ilości sorbitolu.

P r z y k ł a d 4

Wytworzono preparaty pasty do zębów z zastosowaniem kilku spośród opisanych powyżej krzemionek fluidyzowanych ze środkiem utrzymującym wilgoć, w celu zbadania właściwości gotowych do użytku kompozycji zawiesin ściernych według wynalazku.

Dla celów według wynalazku, termin „środek do czyszczenia zębów” ma znaczenie określone w Oral Hygiene Products and Practice, Morton Pader, Consumer Science and Technology Series, tom 6, Marcel Dekker, NY 1988, str. 200, który załącza się tu na zasadzie odsyłacza. Mianowicie wyrażenie „środek do czyszczenia zębów” oznacza „... substancję stosowaną ze szczoteczką do zębów w celu czyszczenia dostępnych powierzchni zębów. Środki do czyszczenia zębów zasadniczo zawierają wodę, detergent, środek utrzymujący wilgoć, spoiwo, środki smakowe, a jako główny składnik drobno sproszkowany środek ścierny przyjmuje się, że środek do czyszczenia zębów obejmuje postać dawkowania zawierającą substancję ścierną, do dostarczania środków przeciw próchnicy do zębów”. Preparaty środków do czyszczenia zębów zawierają składniki, które muszą być rozpuszczone przed wprowadzeniem do preparatu środka do czyszczenia zębów (np. środki przeciw próchnicy takie jak fluorek sodu, fosforany sodu, środki smakowo-zapachowe takie jak sacharyna). W praktycznym zastosowaniu niniejszego wynalazku, ponieważ zawiesina środek ścierny-środek utrzymujący wilgoć według wynalazku uzyskana na etapie 12 (Fig. 2) zawiera część lub nawet w pewnych przypadkach, większość fazy ciekłej potrzebnej ostatecznie w zawierającym ją preparacie środka do czyszczenia zębów, te składniki można dodać do zawiesiny środek ścierny-środek utrzymujący wilgoć, podczas lub po etapie 12. Unika się dodawania spoiw do zawiesin polerujących według wynalazku, z uwagi na opisane tu obserwacje, że występuje zwiększone strącanie części stałych w zawiesinach ściernych, w których znajduje się spoiwo w zawiesinie wyjściowej środka do czyszczenia zębów.

W celu przygotowania środków do czyszczenia zębów, w przypadku, gdy preparat pasty do zębów zawiera więcej niż 3 procent wody, która nie znajduje się w zawiesinie środek ścierny-środek utrzymujący wilgoć, zastosowano następujący sposób. Zmieszano razem środek utrzymujący wilgoć (gliceryna, sorbitol) w ilości, która nie znajdowała się w zawiesinie środek ścierny-środek utrzymujący wilgoć, sól sodową karboksymetylocelulozy, poli(glikol etylenowy), uzyskując pierwszą mieszankę. Zmieszano razem także wodę dejonizowana w ilości, która nie znajdowała się w zawiesinie środek ścierny-środek utrzymujący wilgoć, fluorek sodu, pirofosforan tetrasodowy i sacharynę sodową, aż do uzyskania rozpuszczenia tych składników, uzyskując drugą mieszankę. Te dwie mieszaniny połączono, mieszając. Następnie dodano barwnik i połączoną mieszaninę mieszano stosując mieszadło typu Lightnin, uzyskując „mieszankę wstępną”.

„Mieszankę wstępną” umieszczono w mieszalniku typu Ross (Model 130 LDM) i dodano zawiesinę środek ścierny-środek utrzymujący wilgoć, krzemionkowy środek zagęszczający cały wymagany

PL 217 211 B1

TiO2 i mieszano bez próżni. Następnie wytworzono 30 calową próżnię uzyskaną mieszankę mieszano przez w przybliżeniu 15 minut. Na końcu dodano laurylosiarczan sodu i środek smakowo-zapachowy i mieszankę mieszano przez w przybliżeniu 5 minut ze zmniejszoną szybkością.

W przypadku, gdy w składzie preparatu pasty do zębów brakuje co najmniej 3 procent wody nie znajdującej się w zawiesinie środek ścierny-środek utrzymujący wilgoć według wynalazku, pewne składniki trzeba dodać do tej zawiesiny ściernej według wynalazku. W szczególności całą pozostałą wodę do preparatu, fluorek sodu, trój zasadowy fosforan sodu, monofosforan sodu, sacharynę i barwnik dodano do zawiesiny środek ścierny-środek utrzymujący wilgoć, mieszając. Wszelkie pozostałe środki utrzymujące wilgoć preparatu (np. sorbitol, gliceryna), CMC (sól sodowa karboksymetylocelulozy) oraz poli(glikol etylenowy) (PEG) zmieszano razem, uzyskując drugą mieszankę. Te dwie mieszkanki umieszczono w mieszalniku typu Ross i dodano cały krzemionkowy środek zagęszczający oraz TiO2 i mieszano bez próżni. Następnie wytworzono 30 calową próżnię i uzyskaną mieszankę mieszano przez w przybliżeniu 15 minut. Na końcu dodano laurylosiarczan sodu i środek smakowo-zapachowy i mieszankę mieszano przez w przybliżeniu 5 minut przy zmniejszonej szybkości mieszania. Uzyskaną kompozycję środka do czyszczenia zębów zamykano szczelnie w tubach na pastę do zębów i przechowywano w warunkach odpowiednich do późniejszych testów. Kompozycja miała wartości pH około 7.

Część wilgotnych placków krzemionki 1 do 3, jak opisano powyżej, fluidyzowano albo z gliceryną albo z sorbitolem w ilościach podanych w Tablicy 5A poniżej, a następnie wytworzono środki do czyszczenia zębów zawierające te fluidyzowane wilgotne placki krzemionki, o składach podanych w poniższej Tablicy 5B. Ogólny sposób fluidyzacji wilgotnych placków krzemionki był taki sam jak opisany powyżej, w punkcie „Fluidyzacja wilgotnego placka krzemionki”, z wyjątkiem przeprowadzenia przesiewania niektórych lecz nie wszystkich fluidyzowanych wilgotnych placków krzemionki poprzez sito 325 mesh, jak wskazano w Tablicy 5A. Zawiesiny przesiewano poprzez sito 325 mesh w celu zapewnienia, że pozostałości o wymiarach +325 mesh występowały na poziomie maksymalnie poniżej 1,5% (w przeliczeniu na wagę suchej krzemionki). W celu przeprowadzenia tej operacji, zawiesinę krzemionka/środek utrzymujący wilgoć wylano na sito 325 mesh (45 mikronów). Zawiesinę przetarto poprzez sito stosując płaski przedmiot aż do uzyskania pozostałości tylko nadwymiarowych cząstek na górze sita.

Właściwości tych preparatów środków do czyszczenia zębów podano w Tablicy 5C poniżej.

T a b e l a 5A

Pasta do zębów o składzie A Skład zawiesiny

Zawiesina ścierna nr	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Sorbitol, 70%, g	103,6	93,5	88,2	-	-	-	-	-	-
Gliceryna, 99,5%, g	-	-	-	116	116	116	-	-	-
WC1	414,5	-	-	414,5	-	-	-	-	-
WC2	-	-	352,7	-	-	352,7	-	-	-
WC3	-	373,8	-	-	373,8	-	-	-	-
WC1 (sucha* & zmielona)	-	-	-	-	-	-	20	-	-
WC2 (sucha & zmielona)	-	-	-	-	-	-	-	-	20
WC3 (sucha & zmielona)	-	-	-	-	-	-	-	20	-
Sumarycznie	*518,1	467,3	440,9	530,5	489,8	468,7	20	20	20
Pozostałość 325, %	1,16	6,2	2,34	1,29	7,32	2,7	-	-	-
Lepkość (cP)**	2280	6640	1640	1880	3340	960	-	-	-
Przesiewanie	-	tak	tak	-	tak	tak	-	-	-

*: przebiegi porównawcze, w których wilgotny placek suszono rozpyłowo i zmielono wykorzystując młyn młotkowy, jak opisano powyżej, według protokołu opisanego w punkcie Wilgotny placek krzemionki 1;

**: Wartości lepkości określono według opisanej powyżej „Procedury oznaczania lepkości.

PL 217 211 B1

T a b e l a 5B Preparat pasty do zębów

Pasta do zębów o składzie #	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Gliceryna, 99,5, g	11,6	11,6	11,6	n	0	0	11,6	11,6	11,6
CMC-7MF*, g	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4
Sorbitol, 70%, g	27,9	28,91	29,44	38,257	38,257	38,257	38,257	38,257	38,257
Woda dejonizowana, g	3,55	7,62	9,73	3,55	7,62	9,73	25	25	25
Fluorek sodu, g	0,243	0,243	0,24 3	0,243	0,243	0,243	0,243	0,243	0,243
Sacharyna sodowa, g	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
Benzoesan sodu, g	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
TiO2, g	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Zawiesina ścierna nr
s, g	51,81	-	-	-	-	-	-	-	-
7, g	-	46,73	-	-	-	-	-	-	-
8, g	-	-	44,09	-	-	-	-	-	-
9, g	-	-	-	53,05	-	-	-	-	-
10, g	-	-	-	-	48,98	-	-	-	-
11, g	-	-	-	-	-	46,87	-	-	-
12, g	-	-	-	-	-	-	20	-	-
13, g	-	-	-	-	-	-	-	20	-
14, g	-	-	-	-	-	-	-	-	20
Laurylosiarczan sodu, g	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
Środek smakowo-zapachowy, g	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Suma	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00

*: CMC-7MXF oznacza karboksymetylocelulozę dostępną z firmy Aqualon, oddział Hercules Corporation, Wilmington, DE.

T a b e l a 5C

Dane właściwości preparatu pasty do zębów A Pasta do zębów

Skład #	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Lepkość poczatkowa, cP	550000	270000	220000	510000	170000	250000	270000	270000	160000
Lepkość po 1 tygodniu, cP	700000	300000	280000	620000	320000	300000	360000	300000	210000
Lepkość po 3 tygodniach, cP	720000	470000	330000	580000	280000	350000	370000	270000	260000
Lepkość po 6 tygodniach, cP	790000	380000	300000	690000	270000	360000	270000	240000	240000

PL 217 211 B1 cd. tabeli 5C

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
wartość pH 25%	6,54	6,35	6,2	6,47	6,37	6,05	6,66	6,85	6,46
Ciężar właściwy	1,3	1,298	1,296	1,304	1,296	1,292	1,295	1,308	1,283
% F/A po 3 tyg., 80°F*	101	100	100	100	86	95	100	97	95
wartość L	91,1	90,9	90,4	90,9	89,8	90,7	90,6	89,9	89,4
a	-1,3	-1,8	-2,1	-2,1	-2,2	-2,1	-2,1	-2,1	-2,1
b	2,5	3,8	4,1	3,8	3,5	3,1	3,1	3,7	3,3
RDA	88	-	187	-	-	-	107	-	197

% Dostępność fluorku (%F/A) po przechowywaniu przez 3 tygodnie w temperaturze 80°F.

Na podstawie powyższych danych można wywnioskować, że środki do czyszczenia zębów zawierające zawiesiny ścierne krzemionki według wynalazku mają kilka zalet w stosunku do tych wytworzonych z zastosowaniem suchych sproszkowanych środków ściernych. Mianowicie, zawiesiny ścierne według wynalazku zapewniają o około 1 punkt lepszą jasność w preparacie środka do czyszczenia zębów posiadają słabsze właściwości ścierne, w porównaniu z ich osuszonymi i zmielonymi odpowiednikami. Wszystkie środki do czyszczenia zębów wykazały dobrą lepkość, dostępność fluoru i doskonałą estetykę (kształt, wygląd, dyspersja).

W następujący sposób wytworzono dodatkowe preparaty środków do czyszczenia zębów w oparciu o zawiesiny ścierne według wynalazku. Część wilgotnego placka krzemionki 4 poddano fluidyzacji z sorbitolem, jak opisano w poniższej Tablicy 5D i zastosowano ogólny protokół opisany w powyższych przykładach, a następnie wytworzono środek do czyszczenia zębów stosując fluidyzację wilgotnego placka krzemionki opisanego w poniższej Tablicy 5E. Właściwości tego preparatu środka do czyszczenia zębów podano w poniższej Tablicy 5F. Także wilgotny placek krzemionki (WC2) poddano fluidyzacji ze środkiem utrzymującym wilgoć i dodano do niego oddzielnie wilgotny placek PCC lub suchy wodorofosforan wapnia, jak wskazano w Tablicy 5D. Te fluidyzowane zawiesiny wprowadzono do środka do czyszczenia zębów o składzie podanym w Tablicy SE, a właściwości tej pasty do zębów zestawiono w Tablicy 5F.

T a b e l a 5D

Pasta do zębów o składzie A' Skład zawiesiny

	Mieszanka krzemionki		Krzemion- ka/PCC		Krzemionka /DCP
Zawiesina ścierna nr	15	16	17	18	19	20
Woda dejonizowana, g	-	-	81	-	205	-
Sorbitol, g	100,5	-	269	-	-	-
Gliceryna, g	-	-	-	-	183,5	-
WC1	331,6	-		-	-	-
WC2	70,5	-	70,5	-	168,9	-
WC1 (sucha* & zmielona)	-	400	-	-	-	-
WC2 (sucha & zmielona)	-	100	-	100	-	9
PCC placek z prasy filtracyjnej, g	-	-	198,5	-	-	-
PCC suszony pneumatycznie, g	-	-	-	400	-	-
Dihydrat wodorofosforanu wapnia, g	-	-	-	-	360	36
Sumarycznie	502,6	500	619	500	917,4	45
% pozostałości 325	1,5		1,48	0,61
Lepkość, cP	2320		-	-

*: Zastosowano taki sam sposób suszenia i mielenia jak opisany w przypisie „*” do Tablicy 5a.

PL 217 211 B1

T a b e l a 5E Preparat pasty do zębów A

Pasta do zębów o składzie #	10	11	12	13	14	15
Gliceryna 99,5%, g	11,6	11, 6	11,6	11,6	3,65	22
CMC-7MF, g	1,4	1,4	I, 4	1,4	1,2	1,2
Sorbitol, 70%, g	28,21	38,257	11,36	38,257	0	0
Woda dejonizowana, g	4,79	25	10	25	0	28,39
Fluorek sodu, g	0,243	0,243	0,243	0,243	0	0
Monofluorofosforan sodu, g	-	-	-	-	0,76	0,76
Fosforan trisodowy	-	-	-	-	0,5	0,5
Sacharyna sodowa, g	0,3	0,3	0,3	0,3	0,2	0,2
Benzoesan sodu, g	0,5	0,5	0,5	0,5	0	0
TiO2, g	0,5	0,5	0,5	0,5	0	0
Zawiesina ścierna nr
15, g	50,26	-	-	-	-	-
16, g	-	20	-	-	-	-
17, g	-	-	61,9	-	-	-
18, g	-	-	-	20	-	-
19, g	-	-	-	-	91,74	-
20, g	-	-	-	-	-	9
Dihydrat wodorofosforanu wapnia, g	-	-	-	-	-	36
Laurylosiarczan sodu, g	1,2	1,2	1,2	1,2	1,3	1,3
Środek smakowo - zapachowy, g	1	1	1	1	0,65	0,65
Sumarycznie	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00

T a b e l a 5F

Właściwości preparatu pasty do zębów A

Pasta do zębów o składzie nr	10	11	12	13	14	15
Lepkość początkowa, cP	500000	270000	270000	140000	1200000	400000
Lepkość po 1 tygodniu, cP	490000	220000	340000	340000	1530000	480000
Lepkość po 3 tygodniach, cP	680000	400000	400000	170000	1600000	410000
Lepkość po 6 tygodniach, cP	640000	340000	380000	120000	1290000	520000
wartość pH 25%	6,56	7,2	9,45	9, 66	7,04	7,05
Ciężar właściwy	1,301	1,292	1,301	1,275	1,454	1,521
% F/A po 3 tyg., 80°F*	100	87	13	17	92	92
wartość L	90,8	91,4	92,4	90,6	-	-
aL	-2,2	-1,9	-1,8	-1,5	-	-
bL	3,6	3,1	4,6	4	-	-

Wszystkie środki do czyszczenia zębów wykonane z zastosowaniem zawiesin ściernych według wynalazku, nawet w połączeniu z innymi środkami ściernymi wykazały dobrą lepkość i wygląd.

PL 217 211 B1

P r z y k ł a d 5

Fluidyzacji poddano wilgotny placek krzemionki 3 o składzie podanym w Tablicy 6A, następnie zmielono na mokro i przesiano przed wprowadzeniem do preparatu pasty do zębów. Tę operację przeprowadzono poprzez wprowadzenie fluidyzowanego wilgotnego placka wytworzonego sposobem opisanym powyżej do młyna Spex model 8000 lub 76140, w celu zmniejszenia mediany wymiaru cząstek zawiesiny krzemionka/środek utrzymujący wilgoć. W tym celu 100 g zawiesiny i pięć kul ceramicznych o średnicy 1,2 cm do mielenia na mokro umieszczono w odpowiednim zbiorniku i mielenie prowadzono przez 25 minut, po czym kule mielące usunięto. Następnie zmieloną na mokro zawiesinę przesiano w taki sam sposób, jak opisano w Przykładzie 4. Zmieloną na mokro i przesianą zawiesinę dołączono do składu klarownego żelu o małej zawartości wody, preparatu środka do czyszczenia zębów opisanego w Tablicy 6B. Właściwości tego środka do czyszczenia zębów podano w Tablicy 6C.

W celu porównania, część wilgotnego placka krzemionki 3, który osuszono i zmielono w taki sam sposób jak wilgotny placek zastosowany do wytwarzania powyższej zawiesiny ściernej nr 13, także wprowadzono do preparatu środka do czyszczenia zębów.

T a b e l a 6A

Pasta do zębów o składzie B Skład zawiesiny

Zawiesina ścierna nr	21	22
Woda dejonizowana, g	80,6	-
Sorbitol, 70%, g	113,6	-
WC 3	373,8	-
WC3 (sucha & zmielona)	-	10
Sumarycznie	568	10
% pozostałości 325	0
Lepkość, cP	960
Przesiewanie	tak
Mielenie w urządzeniu Spex	tak

T a b e l a 6B

Pasta do zębów o składzie B

Preparat pasty do zębów nr	16	17
Sorbitol, 70%, g	52,32	58
Carbowax 600*, g	5	5
CMC-7MXF, g	0,4	0,4
Benzoesan sodu, g	0,5	0,5
Sacharyna sodowa, g	0,2	0,2
Monofluorofosforan sodu, g	1,11	1,11
Woda dejonizowana, g	0	12,715
Krzemionkowy środek zagęszczający Zeodent® 165**	8,5	8,5
Zawiesina ścierna nr 21	28,4	-
Zawiesina ścierna nr 22	-	10
1% Zielonego FD&C nr 3, g	0,2	0,2
Laurylosiarczan sodu, g	1,875	1,875
Środek smakowo-zapachowy, g	1,5	1,5
Sumarycznie	100	100

* Carbowax 600 jest dostępny z firmy Union Ca: Corporation, Danbury, CT **; Krzemionkowy środek zagęszczający Zeodent® 165 jest dostępny z firmy J. M. Huber Corporation.

PL 217 211 B1

T a b e l a 6C

Właściwości preparatu pasty do zębów B

Preparat pasty do zębów nr	16	17
Lepkość początkowa, cP	220000	290000
Lepkość po 1 tygodniu, cP	270000	360000
Lepkość po 3 tygodniach, cP	290000	500000
Lepkość po 6 tygodniach, cP	410000	480000
25% wartości pH	6,45	6, 61
Ciężar właściwy	I, 313	1,313
Stopień zmętnienia (140F)	94	95

Jak widać z danych zamieszczonych w powyższej Tablicy 6C, zawiesina ścierna krzemionki według wynalazku może służyć do wytwarzania pasty do zębów typu żelu o doskonałej lepkości i zmętnieniu porównywalnym do występującego w paście do zębów wytworzonej z odpowiadających suchych środków ściernych.

Różne opisane tu właściwości krzemionki, zawiesiny krzemionki i pasty do zębów (środka do czyszczenia zębów) mierzono w następujący sposób, jeśli nie wskazano tego inaczej.

Strącane krzemionki mają medianę wymiaru cząstek mierzoną z zastosowaniem urządzenia Microtrac II, produkowanego przez firmę Leeds i Northrup.

Test ścierania Einlehner'a wobec mosiądzu (BE) służący do pomiaru twardości strącanej krzemionki, wykorzystywany w niniejszym zgłoszeniu wymaga zastosowania urządzenia Einlehner AT-1000 Abrader'a w następujący sposób: (1) mosiężną siatkę drucianą Fourdrinier'a zważono i poddano działaniu 10% wodnej zawiesiny krzemionki przez określony czas; (2) następnie określono stopień ścinania w miligramach utraty masy siatki drucianej Fourdrinier'a z mosiądzu na 100000 obrotów. Wynik, zmierzony w jednostkach straty mg, jest charakterystyczny jako wartość ścierania Einlehner'a 10% wobec mosiądzu (BE).

Wartości absorpcji oleju zmierzono stosując sposób rubout. Ten sposób opiera się na zasadzie mieszania oleju lnianego z krzemionką metodą przecierania łopatką na gładkiej powierzchni, aż do powstania stężałej pasty o konsystencji kitu. Mierząc ilość oleju wymaganą do uzyskania mieszaniny pasty, która zwija się po rozprzestrzenieniu, można obliczyć wartość absorpcji oleju w krzemionce - wartość, która oznacza objętość oleju wymaganą na jednostkę masy krzemionki do nasycenia pojemności sorpcyjnej krzemionki. Obliczenie wartość absorpcji oleju wykonywano w następujący sposób:

₃

Absorpcja oleju = ilość cm zaabsorbowanego oleju X 100 masa krzemionki, gramy ₃ = ilość cm³ oleju/ 100 gramów krzemionki

W celu określenia dostępności fluorku (F/A) w paście do zębów, zastosowano metodę określania rozpuszczalnych fluorków. Kompozycje pasty do zębów przechowywano w określonych temperaturach przez określony przedział czasu w warstwowej tubce. Następnie 10 gramów kompozycji pasty do zębów umieszczano w zlewce o pojemności 10 ml i dodawano 30 gramów wody destylowanej. Mieszaninę mieszano, z wytworzeniem równomiernie rozproszonej zawiesiny pasty do zębów. Następnie zawiesinę wirowano przez 10 minut przy prędkości 15000 obrotów na minutę lub aż do uzyskania sklarowania cieczy. Następnie 10 ml sklarowanej cieczy i 10 ml buforu pH o m wartości 8 (0,2 N EDTA/0,2 N THAM (2-amino-2-hydroksymetylo-1,3-propanodiol), o uprzednio uregulowanej wartości pH do 8,0 stosując NaOH) pipetowano do plastikowej fiolki, umieszczono w niej mieszadło magnetyczne i rozpoczęto delikatne mieszanie. Stężenie jonu fluorkowego określa się metodą bezpośredniej potencjometru stosując elektrodę fluorkową Orion (Model 95-09), wykorzystując wzorce 1000 i 100 ppm F do kalibracji instrumentu. Dostępność fluorku (%F/A) oznacza procent fluorku oznaczony w sklarowanej cieczy, w zależności od zawartości pierwotnie dodanej do pasty do zębów, w przeliczeniu na zawartość składników ściernych w paście do zębów.

Lepkość pasty do zębów (środka do czyszczenia zębów) mierzono wykorzystując urządzenie Brookfield Viscometer Model RVT zaopatrzone we wrzeciono Helipath T-E i ustawione na 5 obrotów na minutę, mierząc lepkość pasty do zębów w temperaturze 25°C, przy trzech różnych poziomach

PL 217 211 B1 opadania wrzeciona poprzez testowaną próbkę pasty do zębów i uśredniając wyniki. Lepkość Brookfield'a wyraża się w m centypuazach (cP).

Zmętnienie i zabarwienie pasty do zębów (1,aL, bL) mierzono wykorzystując kolorymetr Gardner XL-835, metodą pomiaru przechodzenia światła. Specyficznie, dwa szkiełka przedmiotowe mikroskopu o wymiarach 38 x 75 x 1 mm umieszczano na płaskiej powierzchni. Pleksiglasowy element dystansowy (38 x 75 x 3 mm grubości z wyciętym otworem 24 x 47 mm) umieszczono na wierzchu jednego spośród szkiełek. Żel pasty do zębów wciśnięto do otworu w pleksiglasowym elemencie dystansowym i na wierzchu położono drugie szkiełko przedmiotowe elementu dystansowego mikroskopu, z dociśnięciem (ręką) wystarczającym do usunięcia nadmiaru powietrza i pasty do zębów. Szkiełko umieszczono w kolorymetrze na źródle wiązki światła przechodzącego (zmętnienie) i szczelinie powrotnej (zabarwienie) i wykonano trzy odczyty przy różnych ustawieniach próbki w elemencie dystansowym, po czym wyniki uśredniono. Próbki nie powinny zawierać widzialnych pęcherzyków powietrza.

Wartości Radioaktywnego Ścierania Zębiny (RDA) kompozycji strącanej krzemionki stosowanej zgodnie z niniejszym wynalazkiem określano zgodnie ze sposobem przedstawionym przez Hefferen'a, Journal of Dental Res., lipiec-sierpień 1976, 55 (4), str. 563-573 i przedstawionym przez Wason'a w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr 4340583, 4420312 i 4421527, które to publikacje i opisy patentowe załącza się tu na zasadzie odsyłacza.

Właściwości czyszczące i ścierne kompozycji środków do czyszczenia zębów typowo wyrażono poprzez wartości odpowiednio wielkości oczyszczenia z błonek („PCR”) i radioaktywnego ścierania zębiny („RDA”). Test PCR służy do pomiaru zdolności kompozycji środka do czyszczenia zębów do usuwania zanieczyszczeń w formie błonek z zęba w określonych warunkach szczotkowania. Test PCR opisano w „In Vitro Removal of Stain With Dentifrice” G.K. Stookey i In., J. Dental Res., 61, 1236-9, 1982. Test RDA służy do pomiaru zdolności do ścierania kompozycji środków do czyszczenia zębów metodą pomiaru ilości radioaktywnie znakowanej zębiny usuniętej z zęba w określonych warunkach szczotkowania. Oba wyniki PCR i RDA zmieniały się zależnie od własności i stężeń składników w kompozycji środka do czyszczenia zębów. Wartości PCR i RDA są bezwymiarowe.

Powierzchnię zewnętrzną strącanej krzemionki zgodnie z niniejszym wynalazkiem określano metodą BET adsorpcji azotu według Brunaur'a i in., J. Am. Chem. Soc., 60, 309 (1938).

W celu zmierzenia jasności TAPPI drobnych sproszkowanych materiałów, tj. w tym przypadku cząstek krzemionki, sprasowano je na pełetki o gładkiej powierzchni i zmierzono stosując urządzenie Technidyne Brightmeter S-5/BC. Ten instrument ma układ podwójnej wiązki optycznej, w którym próbkę oświetlano pod kątem 45° i światło odbite obserwowano pod katem 0°. Ten sposób odpowiada sposobom testowym TAPPI T452 i T646 i normie ASTM D985. Sproszkowane materiały prasowano na peletki o grubości do około 1 cm, stosując ciśnienie wystarczające do uzyskania powierzchni peletki, która była gładka i płaska, bez strat cząstek lub połysku.

Sumaryczną objętość porów (Hg) mierzono metodą porozymetrii rtęciowej z zastosowaniem urządzenia Mikromeritics Autopore II 9220. Średnice porów obliczano stosując równanie Washburn'a, podstawiając kąt kontaktowy Teta (Θ) wynoszący 130° napięcie powierzchniowe gamma równe 484 dyn/cm. Ten instrument mierzył objętość luk i rozkład wymiaru porów w różnych materiałach. Rtęć wciskano w luki pod różnymi ciśnieniami i obliczano objętości wprowadzonej rtęci na gram próbki, pod każdym zadanym ciśnieniem. Wyrażona tu sumaryczna objętość porów oznacza kumulacyjną obję₃ tość rtęci wciśniętej pod ciśnieniami od próżni do 60000 psi. Przyrosty objętości (cm³/g) przy każdym ustawionym ciśnieniu wykreślano w funkcji promienia lub średnicy porów, odpowiedniej dla nastawionych przyrostów ciśnienia. Pik krzywej objętości wciśniętej, w zależności od promienia lub średnicy porów, odpowiada kształtowi rozkładu wymiaru porów i wskazuje najczęstszy wymiar porów w próbce. W szczególności, wymiar próbki uregulowano w celu osiągnięcia 30-50% objętości w penetrometrze proszkowym stosując 5 ml głowicę i objętość około 1,1 ml. Próbki poddano działaniu próżni 50 ąm Hg i przechowywano przez 5 minut. Pory wypełniano rtęcią pod ciśnieniami od 1,5 do 60000 psi stosując czas równoważenia 10 sekund w każdym z w przybliżeniu 150 punktów zbierania danych.

Powierzchnię zewnętrzną CTAB krzemionki określano metodą absorpcji CTAB (bromek cetylotrimetyloamoniowy) na powierzchni krzemionki, nadmiar oddzielano metodą odwirowania i określono go metodą miareczkowania laurylosiarczanem sodu, stosując elektrodę powierzchniową. Powierzchnię zewnętrzna krzemionki określano w zależności od ilości zaadsorbowanego CTAB (analiza CTAB przed i po adsorpcji). Około 0,5 g krzemionki umieszczano w zlewce o pojemności 250 ml zawierającej 100,00 ml roztworu CTAB (5,5 g/l), mieszano stosując elektryczną płytkę mieszającą przez 1 godzinę, następnie odwirowywano przez 30 minut przy 10000 obrotów na minutę. Dodawano jeden ml 10%

PL 217 211 B1 roztworu Tritonu X-100 do 5 ml sklarowanej cieczy w zlewce o pojemności 100 ml. Wartość pH uregulowano do 3,0-3,5 stosując 0,1N HCl i próbki miareczkowano 0,0100 M roztworem laurylosiarczanu sodu, w celu określenia punktu końcowego, stosując elektrodę powierzchniową (Brinkmann SUR1501-DL).

% cząstek o wymiarze większym niż 325 mesh mierzono wykorzystując sito z otworami 44 mikronowymi lub 0,0017 cala, według wzorca U.S.A. nr 325 (tkanina z drutów ze stali nierdzewnej); odważano 10,0 g próbki z dokładnością do 0,1 g do miseczki mieszalnika Hamilton Model nr 30, o pojemności kwarty, dodawano w przybliżeniu 170 ml wody destylowanej lub dejonizowanej i zawiesinę mieszano przez co najmniej 7 minut. Mieszaninę przenoszono na sito 325 mesh; miseczkę przemywano i popłuczyny dodawano na sito. Ustawiono ciśnienie wody spryskującej na 20 psi prowadzono spryskiwanie bezpośrednio na sito przez dwie minuty. Głowicę spryskującą zamocowano około cztery do sześciu cali powyżej siatki sita. Pozostałość przemyto na jednej stronie sita przeniesiono metodą zmycia do parownicy, stosując wodę destylowaną lub dejonizowaną z tryskawki. Pozostawiono do odstania przez dwie do trzech minut zdekantowano klarowną wodę. Pozostałość osuszono (piec konwekcyjny @ 150°C lub piec na podczerwień przez około 15 minut) ochłodzono i zważono na wadze analitycznej.

Wilgotność próbki mierzono metodą ubytku masy w temperaturze 105°C przez 2 godziny. Wartości pH mieszanin reakcyjnych (zawiesina 5% wagowych) według niniejszego wynalazku można monitorować stosując dowolną typową czułą elektrodę pH.

Zrozumiałe będzie, że fachowcy w dziedzinie mogą wprowadzać różne zmiany co do szczegółów, materiałów i rozwiązań częściowych, które tu opisano zilustrowano w celu wyjaśnienia zalet wynalazku, bez odchodzenia od myśli przewodniej zakresu wynalazku sprecyzowanego w poniższych zastrzeżeniach patentowych.

Claims

1. Sposób otrzymywania kompozycji ściernej, znamienny tym, że obejmuje etapy:

- odbierania części 5% objętościowych do 50% objętościowych na minutę całkowitej objętości mieszaniny reakcyjnej znajdującej się w zbiorniku reakcyjnym przetłaczanie odebranej części poprzez urządzenie mieszające silnie ścinające ponowne wprowadzanie tej przetłaczanej objętości mieszaniny reakcyjnej z powrotem do zbiornika reakcyjnego;

- przemywania placka filtracyjnego;

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się układ reakcyjny obejmujący pętlę recyrkulacyjną służąca do odbierania części zdolnej do płynięcia mieszaniny reakcyjnej znajdującej się w zbiorniku reakcyjnym z jego pierwszego miejsca i ponowne wprowadzanie tej części z powrotem do zbiornika reakcyjnego w jego innym miejscu, przy czym pętla recyrkulacyjna składa się z urządzenia pompującego i urządzenia mieszającego silnie ścinającego, oraz urządzenie mieszające silnie ścinające zawiera silnie ścinający mieszalnik zamontowany w linii.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że kwas wprowadza się do silnie ścinającego mieszalnika w linii, do części mieszaniny reakcyjnej przepuszczanej poprzez pętlę recyrkulacyjną.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się silnie ścinający mieszalnik typu rotor/stator.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uzyskuje się kompozycję ścierną zawierającą większość cząstek strącanej krzemionki o medianie wymiaru cząstek 1 mikrometr do 30 mikrometrów.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uzyskuje się kompozycję ścierną zawierającą większość cząstek strącanej krzemionki o medianie wymiaru cząstek 3 mikrometry do 15 mikrometrów.

PL 217 211 B1

7. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że w etapie odbierania przepuszcza się 8% objętościowych do 22% objętościowych na minutę objętości zawartości zbiornika reakcyjnego poprzez pętlę recyrkulacyjną.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się środek utrzymujący wilgoć w kompozycji ściernej, w ilości 3 do 80% wagowych.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje dodawanie i mieszanie środka konserwującego z zawiesiną cząstek ściernych.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że stosuje się środek konserwujący wybrany z grupy obejmującej benzoesan sodu, pirofosforan tetrasodowy, p-hydroksybenzoesan propylu i p-hydroksybenzoesan metylu (metyloparaben).