PT1313436E - Composições abrasivas e métodos para a sua produção - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "COMPOSIÇÕES ABRASIVAS E MÉTODOS PARA A SUA PRODUÇÃO"

Campo da Invenção

Esta invenção refere-se a um método para a preparação de composições abrasivas e, mais especificamente, a composições abrasivas que são suspensões de agentes de polimento abrasivos insolúveis em água em associação com humectante. Técnica anterior

Uma substância abrasiva foi incluída em composições de dentífricos convencionais de forma a remover vários depósitos, incluindo a placa bacteriana da superfície dos dentes. A placa bacteriana é fortemente aderente e, frequentemente, contém pigmentos castanhos ou amarelos que conferem mau aspecto aos dentes. Embora a limpeza seja importante, o abrasivo não deve ser tão agressivo que danifique os dentes. Idealmente, um material abrasivo eficaz para dentífricos maximiza a remoção da placa bacteriana ao mesmo tempo que causa abrasão e lesão mínimas aos tecidos duros dos dentes. Consequentemente, entre outras coisas, o desempenho do dentífrico é altamente sensível ao ingrediente agente de polimento abrasivo. Convencionalmente, o material abrasivo de polimento foi introduzido em forma de pó seco fluido, na composição de dentífrico, ou através de redispersões de formas em pó seco fluidas do agente de polimento, preparado antes ou no momento da formulação do dentífrico. 1 Vários agentes de polimento abrasivos insolúveis em água foram utilizados ou descritos para composições de dentifricos. Estes agentes de polimento abrasivos incluem materiais abrasivos em partículas naturais e sintéticas. Os agentes de polimento abrasivos sintéticos geralmente conhecidos incluem sílicas precipitadas amorfas e geles de sílica e carbonato de cálcio precipitado (PCC). Outros agentes de polimento abrasivos para dentífricos incluem gesso, carbonato de magnésio, fosfato dicálcico e as suas formas de di-hidrato, pirofosfato de cálcio, silicato de zircónio, metafosfato de potássio, ortofosfato de magnésio, fosfato tricálcico e semelhantes.

As sílicas precipitadas produzidas sinteticamente, em especial, têm sido utilizadas como componentes abrasivos em formulações de dentífricos devido à sua aptidão para limpar, segurança relativa e compatibilidade com componentes de dentífricos típicos, tais como humectantes, agentes espessantes, agentes aromatizantes, agentes anti-cárie e outros. Como é conhecido, as sílicas precipitadas sintéticas, geralmente, são produzidas pela destabilização e precipitação de sílica amorfa a partir de silicato alcalino solúvel pela adição de um ácido mineral e/ou gases ácidos em condições em que as partículas primárias inicialmente formadas tendem a associar-se umas com as outras para formar uma pluralidade de aglomerados (i. e., agregados discretos de partículas primárias), mas sem agregação numa estrutura tridimensional de gel. 0 precipitado resultante é separado da fracção aquosa da mistura reaccional por processos de filtração, lavagem e secagem e, então, o produto seco é triturado mecanicamente de forma a proporcionar um tamanho de partículas e uma distribuição de tamanhos adequados. 2

Os processos de secagem da sílica são convencionalmente realizados utilizando secagem por atomização, secagem com bocais (e. g., torre ou fonte), secagem tipo flash, secagem em secador rotativo, secagem em estufa/leito fluidizado, e semelhantes, que frequentemente requerem despesas consideráveis com equipamento e custos de funcionamento. Uma questão semelhante está associada a outros agentes de polimento de origem sintética, tais como PCC.

Adicionalmente, os agentes de polimento abrasivos convencionais destinados a dentífricos, têm requerido trituração de forma a reduzir o tamanho das partículas de produto de sílica precipitada e drenada até um tamanho que não dê uma sensação de areia na boca de um utilizador de dentífrico, por outro lado não sendo simultaneamente tão pequenas que lhes falte suficientemente acção de polimento. Isto é, na prática convencional, o tamanho médio das partículas da sílica no reactor formadas por acidulação de um silicato de metal é excessivamente grande para aplicações de dentífricos e semelhantes. Para trituração de partículas de sílica seca, tem sido utilizado equipamento de trituração e moagem, tal como um moinho de martelos ou um moinho oscilante utilizados numa ou em múltiplas passagens, e a trituração fina tem sido realizada, por exemplo, em moinho a energia de fluido ou moinho a jacto de ar. Estas operações adicionais de trituração a seco implicam custos adicionais e tempo de processo. Além disso, o equipamento e métodos convencionais para trituração e moagem a seco tendem a introduzir impurezas na sílica que podem diminuir o brilho, í. e. causar "escurecimento" da formulação que finalmente incorpora a sílica seca triturada. 3 A Pat. U.S. N° 3506757 de Salzmann descreve dentífricos compreendendo materiais abrasivos em partículas, suspensos de forma estável num veículo líquido aquoso com o auxílio de uma goma de polissacáridos como agente de suspensão. Analogamente, o pedido publicado PCT N° WO 97/46485 descreve sílica com um tamanho médio das partículas genericamente de cerca de 12 a 30 pm, proporcionada na forma de uma suspensão, que pode ser estabilizada utilizando um hidrocolóide, designando especialmente polissacáridos tais como goma xantana, goma de guar e éteres de celulose solúveis em água. A Pat. U.S. N° 5310543 descreve dentífricos líquidos contendo agentes de limpeza abrasivos siliciosos em partículas suspensos de forma estável num meio líquido com o auxílio de uma goma de polissacáridos e utilizando um meio líquido especificado como estando substancialmente isento de humectantes do tipo poliol de forma a obter propriedades reológicas satisfatórias.

Entre outras coisas, seria desejável que pudessem ser preparadas composições abrasivas líquidas reologicamente estáveis contendo partículas abrasivas de tamanho apropriado como parte de um fluxo de processo contínuo e sem a necessidade de pós-tratamentos dispendiosos de secagem e moagem/trituração a seco.

Descrição da Invenção A invenção é dirigida à preparação de composições abrasivas únicas constituídas por agentes de polimento abrasivos insolúveis em água, suspensos num meio líquido em associação com humectante. As composições abrasivas são bombeáveis, reologicamente estáveis e resistentes à reaglomeração, mesmo 4 durante e após o transporte e/ou armazenagem antes da utilização final, tal como a incorporação em formulações de dentifricos ou outras composições de limpeza oral. As composições abrasivas não requerem estabilizadores temporários constituídos por agentes de suspensão inorgânicos (e. g., sílicas pirogenadas) ou aglutinantes orgânicos (e. g., polissacáridos) para possuir resistência adequada à deposição. Se for desejável um material aglutinante numa composição de dentífrico ou outra composição de limpeza oral incorporando por fim, a composição abrasiva da invenção, a sua adição pode ser protelada até esse momento. Na verdade, os estudos experimentais aqui descritos indicam um efeito desestabilizante de um aglutinante quando foi incorporado numa pasta aquosa de sílica com teor relativamente elevado de sólidos contendo humectante. A invenção refere-se a um método para a produção dessas composições abrasivas como um processo integrado, contínuo sem qualquer necessidade de processos de secagem antes da utilização final da composição abrasiva. Poupa-se nos custos de capital e energéticos por eliminação das operações de secagem da sílica. Além disso, são reduzidos os requisitos de trituração para o teor de partículas abrasivas das suspensões da invenção, se não completamente eliminados em alguns casos, por efectiva realização da trituração em simultâneo com a síntese do material abrasivo num sistema reactor comum na prática desta invenção. Isto é alcançado nesta invenção pela utilização de um sistema reactor que envolve mistura com cisalhamento elevado in situ de uma porção de uma mistura reaccional de acidulação. 5-50% em volume por minuto da mistura reaccional total é bombeada continuamente através de um misturador com cisalhamento elevado localizado num circuito de recirculação proporcionado no reactor. Deste modo, o produto em partículas abrasivo insolúvel 5 em água da reacção pode ser proporcionado com o tamanho de partículas necessário adequado para composições de limpeza oral para eliminar a necessidade de secagem e trituração de sólidos de sílica secos após a filtração. Embora não pretendendo nesta altura ficar ligado a qualquer teoria específica, postula-se que as propriedades reológicas das composições abrasivas da invenção são superiores, pelo menos em parte, devido a evitar-se a aglomeração de partículas que de outro modo ocorre com as partículas de sílica durante os processos convencionais de secagem de partículas de sílica. Em contraste, os produtos com a composição abrasiva produzidos pelo método da invenção contêm partículas de sílica que retêm ou essencialmente retêm a estrutura e química originais da sílica reagente e evita alterações no tipo e densidade dos grupos hidroxilo à superfície. A este respeito, as partículas abrasivas não secas utilizadas em suspensões produzidas de acordo com esta invenção apresentam valores de brilho TAPPI em comparação com partículas abrasivas derivadas de processo envolvendo secagem de partículas abrasivas e trituração a seco. A "secagem" das partículas de sílica, para os presentes efeitos, significa partículas de sílica que foram desidratadas numa medida em que resulta genericamente um pó seco escoável à medida que o teor de água é reduzido abaixo de 10% em peso. Assim, as partículas abrasivas "secas" foram submetidas a essa secagem, tal como definido acima. Além disso, "trituração a seco" significa moagem ou outro atrito mecânico realizado com partículas abrasivas secas. As partículas abrasivas utilizadas nas suspensões da invenção não estão secas nem são trituradas a seco.

Numa forma de realização preferida opcional desta invenção, pode ser adicionada uma pequena quantidade de um conservante antimicrobiano simultaneamente com a introdução e mistura do 6 humectante com o bolo húmido. As composições abrasivas são aditivos prontos a utilizar na preparação de composições de limpeza oral, tais como dentífricos, pastas de dentes e outras semelhantes, especialmente adequadas como matéria prima num processo continuo para a produção de pasta de dentes.

Breve Descrição dos Desenhos A FIG. 1 é um fluxograma de processo de um esquema metodológico para a produção de uma composição abrasiva de acordo com esta invenção. A FIG. 2 é uma apresentação esquemática de um esquema de um sistema reactor utilizado na produção de uma composição abrasiva de acordo com esta invenção.

Melhor Forma de Realização da Invenção

As combinações abrasivas utilizadas na presente invenção são suspensões abrasivas ou pastas altamente estáveis, transportáveis, armazenáveis, prontas a utilizar que podem ser prontamente formuladas a pedido com outros ingredientes, para preparação de composições de limpeza oral com uma elevada eficácia de limpeza, sem causar abrasão inadequada nos tecidos dos dentes. Adiante descreve-se em mais pormenor os componentes essenciais, bem como os opcionais, das composições abrasivas e os métodos relacionados para a sua produção da presente invenção. 7

Com referência à Fig. 1, está ilustrado um esquema 100 de processo geral para a produção de uma pasta de sílica, como uma composição abrasiva representativa desta invenção.

No primeiro passo do esquema 100 de processo, é realizada uma reacção de acidulação para precipitar sílica. A reacção de acidulação inicial é realizada num sistema 10 de reacção equipado com equipamento de aquecimento adequado. Em geral, as sílicas precipitadas produzidas no passo 10 podem ser preparadas por um processo de acidulação em água potável ou em solução de electrólitos, em que a sílica é precipitada por reacção de um silicato de um metal alcalino com um ácido mineral em solução aquosa. No processo em água potável, não está presente electrólito, tal como alúmen, Na2S04 ou NaCl, durante a reacção de acidulação.

Como ilustrado em mais pormenor na Fig. 2, está apresentado um sistema 10' reactor utilizado para implementar o passo 10 da Fig. 1. Como ilustrado, uma porção da solução 21 de silicato de sódio é carregada num receptáculo ou câmara do reactor 20 incluindo meios de agitação (não ilustrados) para proporcionar agitação ao conteúdo do receptáculo 27. De um modo preferido, cerca de 0% a 30% da quantidade estequiométrica total da solução de silicato de sódio é colocado no reactor 20 para servir como núcleos de iniciação da sílica. A solução aquosa de silicato de sódio no reactor 20 é, então, pré-aquecida a uma temperatura na gama de cerca de 60 a 100 °C, de um modo muito preferido cerca de 80 a 95 °C. Antes da introdução no reactor 20, o silicato de sódio remanescente é de um modo preferido pré-aquecido até cerca de 70 a 95 °C. Uma solução ácida é de um modo preferido pré-aquecida a cerca de 30 a 35 °C.

Embora esteja ilustrado o silicato de sódio, entender-se-á que pode ser utilizado qualquer silicato de metal alcalino adequado. 0 termo "silicato de metal alcalino" inclui todas as formas convencionais de silicatos alcalinos, como por exemplo, silicatos, dissilicatos de metais e semelhantes. Os silicatos de potássio e os silicatos de sódio solúveis em água são especialmente vantajosos sendo os últimos os preferidos. Deve tomar-se em consideração que a proporção molar do silicato alcalino, i. e., a proporção de sílica para metal alcalino, contribui, dependendo de outros parâmetros da reacção, para o tamanho médio dos poros dos produtos de sílica. Em geral, os produtos de sílica aceitáveis desta invenção podem ser produzidos com proporções molares de silicato (Si02:Na20) na gama desde cerca de 1,0 a 3,5 e de um modo preferido desde cerca de 2,4 a cerca de 3,4. A solução de silicato alcalino fornecida ao reactor 20 durante vários passos de processo do método da invenção, tal como aqui descrito noutro local, geralmente pode conter entre cerca de 8 a 35%, e de um modo muito preferido entre cerca de 8,0% e 15,0% em peso de silicato de metal alcalino com base no peso total da solução de silicato de metal alcalino. De forma a reduzir a concentração de silicato alcalino de uma solução mãe de silicato alcalino para a gama desejada indicada acima, pode adicionar-se água de diluição a uma solução mãe de silicato alcalino antes de a solução de silicato ser alimentada ao reactor, ou, alternativamente, a água de diluição pode ser combinada in situ com a solução mãe de silicato alcalino no reactor 20 com mistura-agitação para formular a concentração de silicato desejada na solução de silicato de metal alcalino. 9 0 ácido, ou agente de acidulação, pode ser um ácido de Lewis ou de Brõnsted, e, de um modo preferido, é um ácido mineral forte tal como ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, e outros, e de um modo muito preferido ácido sulfúrico, adicionado como uma sua solução diluída (e. g., numa concentração entre cerca de 6 a 35% em peso, mais tipicamente cerca de 9,0 a 15,0% em peso).

Como ilustrado na Fig. 2, o sistema reactor 10' também tem um circuito 28 de recirculação incluindo uma bomba 22, e. g. uma bomba centrífuga, e uma válvula 29 manual para controlo do fluxo e do caudal através do circuito 28 de recirculação. A bomba 22, quando activada e quando a válvula 29 é aberta, vai bombear continuamente uma porção do conteúdo do reactor 27, através da linha 23, para um dispositivo 24 de mistura com cisalhamento elevado em linha, e. g., um misturador rotor/estator ou um misturador Lightnin, que confere cisalhamento elevado ao conteúdo do reactor que flui através dele. Como consequência, o misturador 24 em linha efectivamente serve para reduzir o tamanho das partículas dos sólidos de sílica em suspensão num meio aquoso. Depois do tratamento a cisalhamento elevado no misturador 24 em linha, a suspensão de sílica condicionada é alimentada através da linha 26 e reintroduzida no reactor 20 onde se junta à mistura 27 reaccional. A alimentação de ácido 25 de um modo preferido é introduzida no misturador 24 em linha, embora, alternativamente, o ácido possa ser introduzido directamente no reactor 20. A solução de silicato de sódio pode ser carregada directamente no reactor 20, no misturador 24 em linha ou em ambos. 10

Voltando agora à discussão geral do fluxo do processo, uma vez que a solução do reactor 27 e restantes reagentes tenham atingido as temperaturas desejadas, a válvula 29 manual do circuito 28 de recirculação é regulada para uma posição de aberta. 0 misturador 24 em linha é activado. Em seguida, é iniciada a adição simultânea da solução remanescente de silicato de sódio e ácido. De um modo preferido, o ácido é introduzido no misturador 24 em linha. A solução de silicato de sódio e ácido são doseados para o reactor ao longo de um tempo de adição de cerca de 30 a 90 minutos. As taxas de adição dos reagentes dependem da proporção molar, tempo de adição e concentração do silicato e concentração do ácido. Geralmente, 2 mol. de sódio são neutralizados com um mol. de ácido sulfúrico.

No final deste periodo de co-adição, a maior parte da sílica precipitou e a adição de silicato de sódio é parada. A adição do ácido é continuada até a pasta no reactor atingir o pH desejado. Uma vez atingido pela pasta o pH de cerca de 7,0, é preferido reduzir o caudal de ácido até o pH da pasta se aproximar do pH alvo, altura em que o caudal de ácido pode ser parado e utilizado o ajustamento manual para atingir o pH alvo da pasta. O pH preferido da pasta é, aproximadamente, 4,0 a 7,0, de um modo muito preferido entre 4,0 a 5,0, e de um modo muito preferido ainda 4,6 ± 0,1. Neste momento, a sílica precipitou para dar uma mistura da sílica precipitada e do licor da reacção. Uma vez atingido o pH desejado da pasta, começa a digestão e a temperatura da reacção é aumentada para, aproximadamente, 85-99 °C, e de um modo preferido 91 a 97 °C, e a digestão é continuada à temperatura elevada durante, aproximadamente, 5 a 60 minutos, e de um modo preferido durante, aproximadamente, 10 minutos. Adiciona-se ácido durante o passo de digestão na medida do necessário para manter um pH constante. 11

Um aspecto importante do esquema de processo da invenção reside na utilização do misturador 24 em linha com cisalhamento elevado para condicionar a massa reaccional e as partículas de sílica nela presentes durante, pelo menos, um ou mais dos passos de precipitação, adição de ácido e digestão acima descritos. Numa forma de realização preferida, o misturador em linha é aplicado à pasta através do circuito de recirculação desde o momento em que a válvula 29 manual é aberta e iniciada a co-adição da solução do silicato e ácido até a digestão estar completa. Alternativamente, o misturador 24 em linha é aplicado à pasta que está a passar através do circuito 29 de recirculação durante apenas uma porção do tempo de reacção. Contudo, para cumprir o objectivo desta invenção de reduzir as partículas de sílica sem necessidade de processos de secagem e de moagem a seco, a quantidade de cisalhamento aplicada ao conteúdo de da pasta do reactor deve ser suficiente para reduzir o tamanho médio das partículas (MPS) para entre cerca de 1 a cerca de 30 micron (pm), de um modo preferido entre cerca de 1 e cerca de 25 micron, e de um modo muito preferido entre cerca de 3 e cerca de 10 micron.

Para conseguir o tamanho de partículas do produto desejado no estádio de reactor do processo, a presente invenção de um modo preferido utiliza uma taxa de recirculação de aproximadamente 8% em vol a 22% em vol por minuto do volume do conteúdo do reactor 20, através do circuito 28 de recirculação. A quantidade de cisalhamento também pode ser expressa em termos do número de vezes que todo o conteúdo do reactor (em litros (L) ) é recirculado durante o tempo de reacção (em minutos), incluindo através da precipitação, digestão e passos intervenientes. Para esta invenção, a taxa de cisalhamento mínima é 3,0, e de um modo preferido é superior a 4,5, e de um 12 modo muito preferido superior a 9,0. Por exemplo, um caudal de recirculação de 160 L/min durante 60 minutos num reactor de 1000 L dá uma taxa de cisalhamento, tal como aqui definida, de 9,6. O misturador 24 em linha utilizado para conferir cisalhamento elevado ao fluxo 28 de recirculação durante a reacção de um modo preferido é um misturador em linha do tipo rotor/estator. Exemplos de rotores/estatores úteis incluem os misturadores em linha Silverson, tal como o Silverson Modelo 450LS, fabricado por Silverson Machines, Inc.; ou os disponíveis comercialmente de IKA-Works Inc., Wilmington, North Carolina 28405, e de Charles Ross and Son Company, Hauppage, NY 11788, incluindo os Modelos ME-410/420X e 450X. A construção básica de um misturador de cisalhamento elevado do tipo rotor/estator em linha, por si só, que é utilizável na prática desta invenção não é nova per se. Geralmente, inclui uma turbina fechada que consiste num rotor e num estador, em que o rotor é colocado em rotação a alta velocidade em torno de um eixo enquanto que um estator estacionário rodeia circunferencialmente o rotor. A rotação a alta velocidade das lâminas do rotor cria sucção que faz com que a pasta a ser tratada seja aspirada para uma área de entrada da montagem do rotor/estator. Dai, a pasta passa através das ranhuras do rotor e é conduzida por forças centrífugas para um intervalo entre o estator e extremidades das lâminas do rotor onde a pasta é sujeita a um cisalhamento de fluxo radial elevado no intervalo. A pasta é então forçada através das ranhuras do estator sob cisalhamento hidráulico intenso para uma área de saída de onde a pasta cisalhada sai para processo adicional. A pasta fresca é continuamente introduzida no rotor/estator à 13 medida que sai a suspensão cisalhada. Desta forma, o conteúdo do reactor tem forças de cisalhamento elevadas aplicadas no fluxo 28 de recirculação.

Depois de completado o passo de digestão no sistema 10' reactor utilizado para implementação do passo 1 da Fig. 1, e realizado qualquer ajustamento subsequente de pH, o lote da reacção está terminado. Nomeadamente, a massa reaccional é filtrada e lavada no passo 11 (Fig. 1) . O filtro, de um modo preferido, é um filtro de pressão, tal como um filtro de placas, prensa de filtração ou um filtro de folhas. A massa reaccional é filtrada e lavada com água para reduzir o nivel de Na2S04 a menos de 5%, e de um modo preferido menos de 2% em peso (e. g., 0,5 a 1,5%). 0 bolo húmido resultante contém cerca de 50% em peso de teor de sólidos, sendo o balanço essencialmente todo água. O pH do bolo de filtração lavado pode ser ajustado, se necessário.

No passo 12 (Fig. 1), o bolo húmido lavado do passo 12 é fluidizado com humectante. Um humectante, e especialmente um humectante de tipo poliol, é misturado com o bolo de filtração húmido com agitação para dar uma suspensão ou pasta espessa de partículas abrasivas contendo o humectante. De um modo preferido, a mistura é feita num misturador de cisalhamento elevado, tal como por adição do bolo húmido num recipiente de mistura contendo a quantidade especificada de humectante e misturando depois o conteúdo até a pasta ter um nível de resíduo de +325 mesh inferior a 1,5% (com base no peso de sílica seca). Exemplos de misturadores úteis a este respeito são um misturador com cisalhamento elevado Motoregler Dispermat CV, e um dispersor do tipo Hockmeyer Lab 2 da Hockmeyer Equipment Company. 14

Verificou-se que a adição de uma quantidade relativamente pequena de humectante poliol ao bolo húmido com mistura suficiente para o fluidizar produz uma suspensão ou pasta espessa abrasiva que é reologicamente estável e adequadamente resistente à deposição para evitar a necessidade de agentes estabilizantes extrínsecos. Adicionalmente, o bolo húmido tratado com humectante poliol e fluidizado também não sofre reaglomeração significativa da sílica em tamanhos de partícula maiores.

Para realizar isto, o humectante é adicionado numa quantidade de cerca de 3 a cerca de 80% em peso, de um modo preferido cerca de 5 a cerca de 60% em peso, e de um modo muito preferido cerca de 20 a cerca de 50% em peso, e pode ser inferior a cerca de 30% em peso (e. g., 3 a < 30% em peso), com base no peso do bolo de filtração húmido. Se a quantidade de humectante adicionado ao bolo húmido filtrado for excessivamente baixa, a viscosidade do bolo permanece excessivamente alta para permitir a sua fluidização na forma de pasta, enquanto que, por outro lado, se a quantidade de humectante for excessivamente elevada, a pasta fluidizada tenderá a requerer grandes quantidades de conservantes para manter o controlo da contaminação biológica com concomitante aumento dos custos materiais e conteria mais humectante do que o que pode ser utilizado em algumas formulações de pasta dos dentes. O humectante de um modo preferido é um poliol, tal como glicerina, sorbitol, polietileno glicol, polipropileno glicol, hidrolisado de amido hidrogenado, xilitol, lactitol, e xarope de milho hidrogenado, utilizados individualmente ou como suas misturas. São preferidos a glicerina e o sorbitol, utilizados individualmente ou em associações. A glicerina é prontamente obtida como soluções a 99,5% em peso, enquanto que o sorbitol 15 está frequentemente disponível comercialmente como uma solução aquosa com 70% em peso de sólidos. Funcionalmente, o termo humectante é habitualmente entendido como referindo-se a um composto que facilita e assegura a retenção de humidade por composições que o incorporam de modo a impedir a secagem da composição pela(s) sua(s) exposição (ões) ao ar. O meio líquido em que o bolo húmido de sílica é fluidizado será constituído pela água ou porção aquosa do bolo húmido filtrado e o aditivo humectante. Como referido acima, o humectante propriamente dito pode ser introduzido com teor de água relativamente baixo (e. g., cerca de 30% em peso ou menos no caso da utilização de soluções de sorbitol com 70% em peso de sólidos disponíveis comercialmente, e menos de cerca de 0,5% em peso para utilização de glicerina disponível comercialmente). Contudo, entender-se-á que a água retida no bolo de filtração propriamente dito contribui para o fluido fluidizante, como um todo, que aumenta o carácter aquoso do meio líquido global no qual estão suspensas as partículas de sílica. A pasta abrasiva resultante, preparada de acordo com esta invenção pelo passo 12 da Fig. 1 tem uma viscosidade que varia na gama desde cerca de 0,1-700 Pa.s (100 cP a 700 000 cP), determinada a 25 °C num viscosímetro Brookfield 1/2 RVDV II com uma haste T-F, rpm = 5,0 num suporte Helipath, e uma taxa de deposição de sólidos inferior a 30% em peso após três semanas de armazenagem a cerca de 25 °C. A constatação de que a adição de humectante poliol de cerca de 3% em peso a 80% em peso a suspensões finas de sílica precipitada pode produzir suspensões abrasivas reologicamente estáveis e resistentes à deposição, que podem ser utilizadas per 16 se ou utilizadas como aditivos noutras composições, é considerada surpreendente. Assim, a composição abrasiva proporcionada neste estádio de processo é estável e com tamanho de partículas apropriado de modo a ser transportável, armazenável e utilizada a pedido como um aditivo multicomponente pronto a utilizar para formulações mais complexas, tais como dentífricos e outras composições líquidas de limpeza oral. Isto é, o produto em suspensão abrasivo do passo 12 pode ser utilizado como o produto acabado como indicado no passo 13 da Fig. 1. As partículas abrasivas estão dispersadas e distribuídas substancialmente, uniformemente, através da composição em pasta da invenção.

Os estudos experimentais aqui descritos também indicaram que a presença adicional de aglutinante polissacárido, tal como carboximetilcelulose de sódio (CMC), na suspensão abrasiva com a pequena quantidade de humectante, tinha um efeito nocivo quanto às propriedades de deposição da pasta com alto teor de sólidos. Os aglutinantes polissacáridos incluem éteres de celulose solúveis em água, goma de guar e goma xantana, e assim por diante, e estes materiais aglutinantes não são necessários para estabilizar reologicamente e proporcionar propriedades de aumento de viscosidade adequada nas composições abrasivas da presente invenção. A suspensão abrasiva resultante compreende cerca de 10 a cerca de 60 por cento em peso de partículas abrasivas, desde cerca de 3 a cerca de 80 por cento em peso de humectante, e desde cerca de 5 a cerca de 50 por cento em peso de água (de um modo preferido cerca de 5 a cerca de 30 por cento em peso de água). De um modo preferido, não está presente aglutinante polissacárido nas composições abrasivas da invenção, ou quando 17 muito só quantidades muito pequenas, viz., está presente menos do que 0,20% em peso de polissacáridos e de um modo muito preferido menos do que 0,05% em peso de polissacáridos, se estiver presente (i. e., 0% em peso de polissacáridos é mais preferido), na composição abrasiva. Quando a composição abrasiva da invenção é por fim combinada com outros materiais necessários, e. g.. espessantes, veículo líquido, compostos fluoretos, agentes de controlo do tártaro, e assim por diante, para formar um dentífrico ou outra composição de limpeza oral, observou-se que o aglutinante pode então ser combinado com a composição abrasiva da invenção e os outros componentes do dentífrico, tais como espessantes e veículo líquido, sem ter um impacto adverso nas propriedades reológicas ou de deposição da silica.

Um conservante, tal como um agente antimicrobiano (i. e., agente antibacteriano e/ou antifúngico) pode, opcionalmente, ser adicionado à sílica precipitada fluidizada com mistura ao mesmo tempo que, ou imediatamente depois do processo de fluidização do passo 12 utilizando o humectante poliol. 0 conservante a este respeito pode ser seleccionado, por exemplo, do grupo que consiste em benzoato de sódio, pirofosfato tetrassódico, p-hidroxi-benzoato de propilo e p-hidroxi-benzoato de metilo (metilparabeno) . As quantidades eficazes do conservante que se verificou serem adequadas para prevenção do desenvolvimento bacteriano e fúngico são inferiores a cerca de 0,5% em peso com base no peso de pasta de dentes acabada. O conservante, utilizado nestas quantidades, não afecta as propriedades reológicas vantajosas da composição abrasiva.

Um importante aspecto desta invenção é que a suspensão aquosa de partículas abrasivas proporcionada pelo passo 12 pode 18 ser mantida continuamente num teor líquido total de, pelo menos, 20% em peso até um passo adicional de incorporação da referida suspensão aquosa de partículas abrasivas numa composição de dentífrico ou outra composição de limpeza oral sem a necessidade de secar a sílica ou efectuar trituração a seco. Embora não pretendendo nesta altura ficar preso a qualquer teoria específica, postula-se que os processos de secagem e de trituração a seco afectam a aglomeração e tipo e densidade dos hidroxilos à superfície das partículas de sílica de formas imprevisíveis ou mesmo adversas. A presente invenção evita estes impactos da secagem e da trituração a seco. A presente invenção também evita os efeitos adversos do equipamento convencional de trituração e moagem a seco e métodos que tendem a introduzir impurezas na sílica que podem diminuir o brilho, i. e., provocando o "escurecimento", de uma formulação que por fim incorpora a sílica seca triturada.

Opcionalmente, e com referência à Fig. 1, se se desejar um tamanho de partículas muito pequeno, ou se o cisalhamento elevado efectuado no passo 10 for truncado por qualquer razão, a invenção permite moagem a húmido, e. g. moagem em moinho de esferas a húmido, da suspensão aquosa de partículas abrasivas no passo 14 após a introdução de humectante e antes de a suspensão aquosa de partículas abrasivas ser incorporada numa composição de dentífrico. Além disso, a moagem em moinho de esferas da pasta no passo 14 pode ser seguida por peneiração da pasta no passo 16 para remover os tamanhos de partículas maiores do que 325 mesh (45 micron), que, na prática desta invenção estão consistentemente numa quantidade abaixo de 1,5% em peso. Alternativamente, o passo de calibração pode ser realizado em substituição do passo de moagem em moinho de esferas para remover tamanhos de partícula maiores do que 325 mesh. 19

As sílicas proporcionadas nas composições abrasivas ilustradas acima são, de um modo preferido, caracterizadas como silicas amorfas hidratadas sintéticas, conhecidas como dióxidos de silicio ou SiC>2 · Estas silicas precipitadas podem ser caracterizadas como sílicas sintéticas de estrutura muito baixa a média, de acordo com as definições apresentadas em J. Soc. Cosmet. Chem., 29, 497-521 (Agosto 1978), e Pigment Handbook: Volume 1, Properties and Economics, 2a ed., John Wiley & Sons, 1988, p. 139-159.

Para além das metodologias do passo 10 descritas acima de precipitação das sílicas amorfas sintéticas, a preparação das sílicas não está necessariamente a elas limitada e também pode ser, geralmente, realizada de acordo com as metodologias descritas, por exemplo, nas Pat. U.S. anteriores Nos 3893840, 3988162, 4067746, 4340583 e 5225177, de que todas são aqui incorporadas por citação, desde que esses métodos sejam apropriadamente modificados para incorporar o tratamento de recirculação e cisalhamento elevado utilizado no passo 10. Como será entendido por um especialista na matéria, os parâmetros de reacção que afectam as características da sílica precipitada resultante incluem: a velocidade com que e o momento em que são adicionados os vários reagentes; os níveis de concentração dos vários reagentes; o pH da reacção; a temperatura da reacção; e/ou a velocidade à qual são adicionados quaisquer electrólitos.

Além disso, o sistema reactor 10' (Fig. 2) poderia ser reconfigurado em vários esquemas alternativos em relação ao esquema do circuito de recirculação descrito acima e ao modo de operação para produzir tamanhos de partículas mais pequenos nas 20 suspensões do reactor. Por exemplo, em vez de ser introduzido no misturador com cisalhamento elevado em linha no circuito 28 de recirculação, o ácido (25) pode ser introduzido directamente no reactor 27. Os presentes investigadores observaram que os tamanhos das partículas do produto sólido precipitado no reactor são relativamente mais pequenos, embora ainda dentro das gamas aqui descritas acima (í. e., entre cerca de 1 a cerca de 30 μm), quando o ácido é introduzido no misturador de cisalhamento em linha como ilustrado na Fig. 2 contra ser introduzido directamente no reactor, mantendo tudo o resto igual. Além disso, o circuito 28 de recirculação podia antes ser utilizado com um misturador estático em linha no circuito 28 de recirculação. Alternativamente, em vez de utilizar o circuito 28 de recirculação equipado com um misturador com cisalhamento elevado, poderia ser instalado um reactor agitador de turbina com cisalhamento elevado directamente dentro do reactor 20 para misturar os materiais em bruto da reacção de precipitação e a pasta 27. Para esse cenário, os materiais em bruto da reacção de precipitação podem ser introduzidos próximo do reactor agitador com cisalhamento elevado, e. g., no fundo do reactor. Alternativamente, para adição directa ao reactor, o ácido pode ser dispersado através de um veio do agitador e pela extremidade da pá do agitador colocada na mistura 27 reaccional no reactor 20 para reagir com o silicato de sódio remanescente e a pasta de reacção, e este cenário pode ser utilizado no sistema do reactor com ou sem o circuito 28 de recirculação descrito acima. Além disso, os materiais reagentes em bruto da precipitação podiam ser introduzidos na pasta de reacção no reactor através de um dispositivo de bomba de alta pressão e bocal. Acresce que a acção de cisalhamento elevada podia ser aplicada inicialmente aos materiais reagentes em bruto da precipitação num recipiente de mistura pequeno separado em que o cisalhamento elevado é 21 aplicado através de um dispersor de tipo Cowles, em que a mistura de reacção transborda para o reactor principal utilizando cisalhamento elevado a agitação normal.

As sílicas precipitadas preparadas de acordo com esta invenção, geralmente, têm as seguintes propriedades: 10% dos valores de dureza Einlehner do latão na gama entre 0,5 e 30, um valor BET de 20 a 250 m2/g, absorções de óleo de linhaça entre cerca de 40 a cerca de 200 cc/100 g, valores de RDA (abrasividade pelo método radiométrico) entre cerca de 30 a cerca de 200, e valores de PCR (capacidade de remoção da placa bacteriana) de 50 a 200. Contudo, deve ter-se presente que é obtido no reactor um tamanho médio das partículas de 3 a 15 micron para a sílica na presente invenção pelo tratamento do circuito 28 de recirculação aqui discutido, sem a necessidade de incluir processos de secagem pós-reactor e de moagem/trituração a seco e equipamento relacionado.

Embora as sílicas sejam o componente agente de polimento abrasivo proporcionado nas composições abrasivas a ser produzidas por esta invenção, entender-se-á que, embora não de acordo com a presente invenção, podem ser sintetizadas num reactor suspensões ou pastas espessas de outras partículas abrasivas insolúveis em água, e pode ser obtido o efeito estabilizador da combinação de uma suspensão aquosa das partículas abrasivas com menos do que uma quantidade de cerca de 80% em peso de humectante, e mesmo tão baixa como menos do que 30% em peso de humectante, sem a necessidade de intervenção de quaisquer passos de secagem e ou moagem a seco. Outras dessas partículas insolúveis em água incluem, por exemplo, carbonato de cálcio precipitado (PCC), fosfato dicálcico ou as suas formas de 22 di-hidrato, sílica gel e pirofosfato de cálcio. Outras partículas abrasivas sintéticas, tais como PCC, podem ser sintetizadas por modificação de um reactor de PCC de outro modo convencional de modo a incluir a utilização de um circuito de recirculação/misturador com cisalhamento elevado em linha 28 tal como aqui descrito, para produzir um tamanho de partículas no reactor suficientemente pequeno para eliminar a necessidade de processos de pós-secagem e trituração a seco.

Opcionalmente, no passo de fluidização 12 (Fig. 2), podem ser introduzidos diferentes agentes de polimento em partículas insolúveis em água, tais como carbonato de cálcio precipitado, fosfato dicálcico ou as suas formas de di-hidrato, pirofosfato de cálcio, alumina hidratada, metafosfato de sódio insolúvel, metafosfato de potássio insolúvel, carbonato de magnésio insolúvel, silicato de zircónio, silicato de alumínio, e/ou sílica gel e outros, durante o processo de formação da pasta de sílica precipitada do passo 12 para definir as características de polimento da pasta, se desejado.

Em qualquer caso, a suspensão de abrasivo acabada ou as suspensões espessas de qualquer dos passos 13, 15 ou 17 indicados na Fig. 1 podem ser canalizadas, carregadas para transporte ou armazenadas até serem necessárias para posterior utilização, tal como na preparação de dentífricos ou de outras composições de limpeza oral. A este respeito, a suspensão aquosa de partículas abrasivas, tipicamente, será combinada com pelo menos, um de água adicional, humectante adicional consoante necessário, um aglutinante, um composto que fornece iões fluoreto, um agente aromatizante, um agente corante, um agente branqueador, um conservante, um composto antiplaca, um agente de formação de espuma e um agente antimicrobiano. 23

Exemplos da utilização destes componentes opcionais para dentífricos estão aqui descritos e/ou, por exemplo, em Reissue 29 634, Pat. U.S. Nos 5676932, 6074629 e 5658553, e patentes ai citadas. Estes componentes facultativos, se utilizados, podem ser utilizados em níveis que são os habitualmente vistos em formulações de dentífrico. O componente sílica precipitada do produto suspensão de sílica descrito acima (produto do passo 13 na Fiq. 1), quando incorporado em composições de dentífrico, está presente a um nível desde cerca de 10% a cerca de 50% em peso, de um modo muito preferido desde cerca de 10% a cerca de 35% em peso, quando o dentífrico é uma pasta de dentes. Globalmente as formulações de dentífrico ou de limpeza oral que incorporam as composições abrasivas desta invenção com vantagem podem incluir os seguintes ingredientes possíveis e as suas quantidades relativas (todas as quantidades em % em peso):

Formulação de dentífrico:

Ingrediente_Quantidade

Veículo Líquido: humectante(s) (total) 5-70 água desionizada 5-70 aglutinante(s) 0,5-2,0 agente anticárie 0,1-2,0 agente(s) quelante(s) 0,4-10 espessante de sílica* 3-15 tensoactivo(s) aniónico(s) 0,5-2,5 abrasivo 10-50 agente edulcorante <1,0 24 <1,0 <5,0 <0,5 agentes corantes agente aromatizante conservante

Espessantes de sílica úteis incluem, por exemplo, uma sílica precipitada amorfa, tal como a sílica Zeodent® 165. Outros espessantes de sílica são as sílicas Zeodent® 163 e Zeofree® 153, todas disponíveis de J.M. Huber Corporation, Havre de Grace Maryland, E.U.A.

EXEMPLOS

Os exemplos seguintes são apresentados para ilustrar a invenção, mas a invenção não é para ser considerada como estando a eles limitada. Nos exemplos seguintes, as partes são em peso salvo indicação em contrário. EXEMPLO 1

De modo a avaliar os atributos reológicos e de deposição de composições abrasivas produzidas de acordo com a invenção em comparação com composições abrasivas derivadas de sílicas secas e trituradas a seco, foram preparadas primeiro as sílicas como a seguir. 25

Preparação do bolo húmido de sílica:

Bolo Húmido de Sílica 1 (WC1):

Adicionou-se 24,8 litros (L) de silicato de sódio (13,3% de Na20, 2, 65 mol. de proporção molar Si02:Na20; densidade específica de 1,123) a um reactor de aço inox de 1000 L com camisa para aquecimento com vapor. Um agitador Lightnin A200 que tinha sido colocado dentro do reactor foi regulado para 120 rpm. O sistema do reactor também estava equipado com um circuito de recirculação externo incluindo uma bomba centrífuga Labour ASME B73.1 (Sterling Fluid Systems), uma válvula de controlo manual da velocidade do fluxo e um misturador em linha Silverson 450 LS, com entrada para o circuito instalada no fundo do reactor, e retorno instalado próximo do topo do reactor, e canalização apropriada proporcionada entre estes componentes. O meio de reacção foi pré-aquecido a 83 °C, e esta temperatura foi mantida durante a duração da reacção. A recirculação foi iniciada para se obter um caudal de recirculação de 108 L/min, com o misturador Silverson activado e regulado a 60 Hz. A válvula manual do sistema de recirculação foi regulada para a posição totalmente aberta. Iniciou-se então o fluxo simultâneo de ácido e silicato para o sistema do reactor e continuou-se durante um dado período de tempo. O silicato de sódio diluído, pré-aquecida a 83 °C, com a mesma concentração/composição descrita acima foi introduzido no reactor a 13,00 litros/min (LPM), ao mesmo tempo que era introduzido um ácido sulfúrico diluído (11,4% em peso, SG = 1,079, 39 °C) a 3,56 LPM (iniciar o ácido lentamente a 1 LPM) no misturador Silverson. O fluxo de silicato foi interrompido após 47 minutos de co-adição. O fluxo de ácido foi continuado a 3,56 LPM até o pH do lote cair 26 para 7,0. A um pH do lote de 7,0, o fluxo do ácido foi reduzido para 1,5 LPM, e a adição de ácido foi continuada até o pH se aproximar de 4,6, altura em que o fluxo de ácido estava próximo de 4,6 e foi então ajustado manualmente para um pH alvo 4,6 ± 0,1. O lote foi então digerido a 93 °C durante 10 minutos, como o pH ajustado de volta a 4,6 consoante necessário ao longo da digestão. Após a digestão, o pH foi manualmente ajustado para pH 4,6 ± 0,1. O tamanho médio das partículas (MPS) de sílica do reactor foi determinado para uma pequena amostra de sílica retirada para este fim depois de completada a digestão. O tamanho médio das partículas era 7,76 pm. Depois de completada a digestão, foi retirado o lote e depois filtrado num filtro de placas e em seguida lavado para remover a maior parte (até <2,0% em peso) do subproduto da reacção (sulfato de sódio). O lote foi filtrado utilizando uma pressão de carga =5,5 bar (80 psi), uma pressão de água = 1,4-1,7 bar (20-25 psi), insuflação de ar = 5,5 bar (80 psi) (insuflação de ar até a água parar de sair da prensa) . Foram recolhidas três ou quatro placas do bolo húmido para serem utilizadas ou na fluidização com humectante subsequente, ou na secagem por atomização/trituração, vias de processo a ser comparadas.

Como será explicado em mais pormenor adiante, algum do produto do bolo húmido foi fluidizado utilizando uma pequena quantidade de humectante para representar suspensões abrasivas da invenção, enquanto outro bolo húmido foi seco por atomização e triturado a seco para efeitos de comparação. A secagem por atomização utilizada nas amostras de comparação envolveu a secagem de outro bolo húmido preparado do modo descrito acima até um alvo de 7,0% de H20, ± 1% utilizando um dispositivo para secagem por atomização com uma temperatura à 27 entrada de 480 °C. Todos os ensaios com pasta devem ter temperaturas à saída semelhantes. As amostras de sílica para comparação secas por atomização foram depois moídas num moinho de martelos até 8-14 pm.

Bolo Húmido de Sílica 2 (WC2):

Adicionou-se 24,8 litros (L) de silicato de sódio (13,3% de Na20, 2,65 mol de proporção molar Si02:Na20; densidade específica de 1,123) e 1,78 kg de Na2S04 a um reactor de aço inox de 1000 L com camisa para aquecimento com vapor. Um agitador Lightnin A200 que tinha sido colocado dentro do reactor foi regulado para 120 rpm. O sistema do reactor utilizado foi o

mesmo que o descrito na produção da Amostra de Bolo Húmido 1. O meio de reacção foi pré-aquecido a 93 °C, e esta temperatura foi mantida durante a duração da reacção. A recirculação foi iniciada para se obter um caudal de recirculação de 161 L/min, com o misturador Silverson activado e regulado a 60 Hz. A válvula manual do sistema de recirculação foi regulada para a posição totalmente aberta. Iniciou-se então o fluxo simultâneo de ácido e silicato para o sistema do reactor e continuou-se durante um dado período de tempo. O silicato de sódio diluído, pré-aquecido a 88 °C, com a mesma concentração/composição descrita acima foi introduzido no reactor a 13,00 LPM, ao mesmo tempo que era introduzido um ácido sulfúrico diluído (11,4% em peso, SG = 1,079, 39 °C) a 4,74 LPM (iniciar o ácido lentamente a 1 LPM) no misturador Silverson. O fluxo de silicato foi interrompido após 47 minutos de co-adição. O fluxo de ácido foi continuado a 4,74 LPM até o pH do lote cair para 7,0. A um pH do lote de 7,0, o fluxo do ácido foi reduzido para 1,5 LPM, e a adição de ácido foi continuada até o pH se aproximar de 4,6, 28 altura em que o fluxo de ácido estava próximo de 4,6 e foi então ajustado manualmente para um pH alvo de 4,6 ± 0,1. O lote foi então digerido a 98 °C durante 10 minutos, como o pH reajustado a 4,6 consoante necessário ao longo da digestão. Após a digestão, o pH foi manualmente ajustado para pH 4,6 ± 0,1. O MPS da sílica do reactor foi determinado para uma pequena amostra de sílica retirada para este fim depois de completada a digestão. O tamanho médio das partículas era 6,41 ym. Depois de completada a digestão, o lote foi retirado e depois filtrado num filtro de placas e em seguida lavado para remover a maior parte (até <2,0% em peso) do subproduto da reacção (sulfato de sódio). O lote foi filtrado utilizando uma pressão de carga =5,5 bar (80 psi), uma pressão de água = 1,4-1,7 bar (20-25 psi), insuflação de ar = 2,8 bar (40 psi) (insuflação de ar até a água parar de sair da prensa) . Foram recolhidas três ou quatro placas do bolo húmido para serem utilizadas ou na fluidização com humectante subsequente, ou na secagem por atomização/trituração, vias de processo a ser comparadas.

Bolo Húmido de Sílica 3 (WC3):

Repetiu-se o processo básico utilizado para a preparação do bolo húmido de sílica 2 excepto que se carregou inicialmente no reactor 50,9 L de silicato de sódio, utilizou-se um caudal de recirculação de 116 L/min, a velocidade de introdução da solução de silicato de sódio durante o período de co-adição de silicato/ácido foi de 12,44 LPM, e o lote foi retirado. O MPS da sílica do reactor era de 8,36 ym. 29

Bolo Húmido de Sílica 4 (WC4): 0 bolo húmido de sílica 4 consiste numa mistura 20:80 de bolo húmido 2 e bolo húmido 1. sílicas nos bolos húmidos de propriedades das suas versões apresentadas abaixo na Tabela 1.

As propriedades físicas das sílica 1-4, incluindo as secas comparativas, estão

Tabela 1

Propriedades Físicas do Produto em Pasta de Sílica

Bolo húmido de Sílica WC1 WC1* (seco) WC2 WC2* (seco) WC3 WC3* (seco) WC4 WC4* (seco) % h2o 54,64 5,7 46,7 5,9 49,7 5, 6 53, 05 5,2 % de 325 mesh 1,92 0,01 1,17 0,00 4,12 0,04 1,0 0,00 pH a 5% - 7,72 - 6,50 - 7,35 - 7,49 % de Na2S04 - <0, 35 - <0,35 - <0,35 - <0,35 MPS (ym) 11 7,70 6,93 6,26 10,45 9,20 8,94 7, 90 Brilho TAPPI 98,4 96,5 97,3 96,0 97,5 95,1 97,7 96,9 CTAB S.A. m2/g - 46 - 32 - 47 - 43 BET S.A., m2/g - 242 - 214 - 209 - 245 Absorção de óleo (cc/100 g) 74 49 67 87 Penetração de Hg - (mL/g) 2,1806 1,1906 1,3688 1,7738 Abrasão Einleher 4,86 8,1 - 7,84 - 7, 64 Produto Seco, mg Abrasão Einlehner Bolo húmido, mg 3,51 12,28 7,68 7,28 *: ensaios comparativos em que o bolo húmido foi seco por atomização e moído como descrito acima no protocolo apresentado sob a epígrafe Bolo Húmido de Sílica 1. 30

Observa-se a partir dos resultados apresentados acima que o brilho TAPPI dos bolos húmidos 1 a 3 é significativamente mais alto (até 2,4 pontos) do que os seus parceiros secos por atomização e moídos.

Bolos húmidos que não tinham sido secos e moídos a seco foram combinados com humectante em estudos adicionais utilizando o protocolo seguinte, e as propriedades das composições abrasivas resultantes também foram avaliadas e estão descritas adiante.

Fluidização de Bolo Húmido de Sílica:

Preparou-se as suspensões 1-5 a partir do Bolo Húmido de Sílica 3 referido acima como se segue. Para cada amostra de pasta, adicionou-se a quantidade especificada de sorbitol a 70% e bolo húmido de sílica, indicadas na Tabela 2, num copo de aço inoxidável de 1200 mL. Utilizando um misturador com cisalhamento elevado Motorregler Dispermat CV a 1000 RPM, iniciou-se a adição do bolo húmido à solução. O bolo húmido era derivado do processo de preparação de bolo húmido referido acima para o Bolo Húmido de Sílica 3. À medida que a viscosidade aumenta, aumentou-se as RPM do Dispermat para o máximo de 6000 RPM. Continuou a adição de produto bolo húmido. Uma vez completada a adição, as RPM do Dispermat foram mantidas a 6000 RPM e o conteúdo dispersado durante mais 10 minutos. 31 A viscosidade destas suspensões fluidizadas foi determinada de acordo com o seguinte processo e os resultados estão sumariados na Tabela 2 adiante.

Processo de Viscosidade: 1. Montar um viscosimetro Brookfield 1/2 RVDV II com uma haste F ou B, dependendo da viscosidade, operando a 5,0 r.p.m., e equipado com um suporte Helipath. 2. Colocar a haste na superfície superior da pasta. 3. Registar a viscosidade, em centipoise (cP), aos 24 segundos.

Tabela 2

Pasta Abrasiva N° 1 2 3 4 5 Sorbitol a 70%, g 40 80 160 320 640 Bolo Húmido Sílica 3, g 760 720 640 480 160 % em peso de sorbitol 5 10 20 40 80 Haste F F B B B Viscosidade, cP (@24 s) 914000 70000 8080 1080 640 EXEMPLO 2

Para investigar a estabilidade reológica de composições abrasivas (i. e., suspensões) baseadas em tratamentos de fluidização com humectante das sílicas preparadas de acordo com 32 as preparações do Bolo Húmido de Sílica 1 e Bolo Húmido de Sílica 2 como descrito no Exemplo 1, foram realizados os seguintes estudos de deposição. As suspensões foram preparadas utilizando o protocolo descrito acima sob a epígrafe "Fluidização de Bolo Húmido de Sílica" excepto que para estes estudos foi tratado o Bolo Húmido de Sílica 3. Foram incluídos os ensaios comparativos 3B, 3D, 3F e 3H em que uma quantidade de um aglutinante de polissacáridos foi também adicionado à pasta durante a sua preparação.

Protocolo do Ensaio de Deposição da Pasta de Sílica: 1. Depois de a amostra de sílica fluidizada ter sito armazenada à temperatura ambiente (25 °C) sem agitação durante o período específico de ensaio (três semanas), determinou-se o peso total da pasta e frasco. 2. Mediu-se a altura da pasta, e a pá do agitador foi posicionada a meia altura da pasta no frasco. 3. A pasta foi agitada a 1000 rpm durante 5 minutos. 4. O agitador foi retirado do frasco, o frasco foi invertido para deitar a pasta num copo. O frasco foi mantido em posição invertida durante 1 minuto. 5. Determinou-se o peso combinado da pasta remanescente no frasco e o peso do frasco. A pasta remanescente foi removida do frasco, o frasco foi limpo e obteve-se a tara do frasco. 33 6. Em seguida calculou-se a % em peso da pasta remanescente no frasco com base no peso de pasta de partida.

Os resultados estão sumariados na Tabela 3.

Tabela 3

Ensaio 3A 3B 3C 3D 3E 3F 3G 3H Bolo húmido WC2 WC2 WC1 WC1 WC2 WC2 WC1 WC1 de sílica Bolo húmido 172, 172,27 202,57 202,57 172,27 172,27 202,57 202,57 de sílica, g 27 Glicerina a 195, 195,48 195,48 195,48 0 0 0 0 99,5%, g 48 Sorbitol a 0 0 0 0 195,48 195,48 195,48 195,48 70%, g Água 30,2 30,2 0 0 30,2 30,2 0 0 adicionada, g CMC-7MXF*, g 0 1, 95 0 1, 95 0 1, 95 0 1, 95 Peso Total, g 398 400 398 400 398 400 398 400 % Deposição - 1, 60 6,27 1,44 5,43 1, 68 10,79 2,16 7,43 3 semanas *: CMC-7MXF é carboximetilcelulose disponível de Aqualon, divisão da Hercules Corporation, Wilmington, DE.

Os resultados mostram que as sílicas fluidizadas com humectante são altamente resistentes à deposição ao longo do tempo. 34 EXEMPLO 3

Para investigar a interacção e estabilidade das sílicas fluidizadas descritas acima com um conservante antimicrobiano misturado, realizou-se o seguinte estudo de contaminação biológica.

De acordo com as quantidades dos componentes listadas na Tabela 4, foram preparadas suspensões com quantidades variáveis de sorbitol e benzoato de sódio para estudar efeitos biológicos ao longo do período de envelhecimento. 0 bolo húmido de sílica 1 (WC1) foi inicialmente envelhecido durante cerca de 1,5 semanas para permitir o crescimento de bactérias antes da adição de sorbitol ou benzoato de sódio. Sorbitol e benzoato de sódio são colocados num copo de aço inoxidável de 1200 mL e um misturador de alta velocidade Dispermat é colocado no copo. O misturador é regulado para baixa velocidade enquanto se adiciona a quantidade necessária de bolo húmido de sílica 1 envelhecido. Em seguida, a velocidade do misturador é aumentada para 6000 rpm e a pasta é misturada durante 10 minutos. Cada lote é dividido em 2 partes iguais e transferido para frascos estéreis de 250 mL para ensaio a 1 semana e às 3 semanas, respectivamente. Depois de passado o período de tempo indicado, amostras correspondentes de cada lote foram analisadas quanto à contagem de aeróbios, bolores, leveduras e bactérias gram negativas de acordo com o protocolo microbiológico da USP.

Os resultados dos estudos de contaminação biológica estão sumariados na Tabela 4 adiante. 35

Tabela 4 wc Sorbitol Benzoato Tempo de Contagem Bolores Levedura Bactérias sílica (g) de Sódio Envelhe de CFU/g CFU/g Gram (g) (g) cimento* Aeróbios Negativas (sem) CFU/g UFC/g WC1 Envelh. 0 0 0 2.800.000 <10 <10 <10 41,45 9,57 0 1 2.200.000 7300 <10 <10 41,45 9,57 0 3 310.000 20.000 <10 <10 41,45 38,26 0 1 6100 20 <10 <10 41,45 38,26 0 3 12.000 14.000 42.000 <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 *Tempo zero = bolo húmido envelhecido durante 1,5 semanas antes da adição de sorbitol ou benzoato de sódio

Como se pode observar a partir dos dados apresentados acima, as amostras tratadas com benzoato de sódio apresentaram a maior extinção de bactérias, bolor e levedura, especialmente as que possuíam níveis mais baixos de sorbitol. EXEMPLO 4

Foram preparadas formulações de pasta de dentes utilizando várias das sílicas fluidizadas com humectante descritas acima para demonstrar as aptidões de prontas para utilização consoante necessário das pastas abrasivas da invenção.

Para efeitos desta invenção, um "dentífrico" tem o significado definido em Oral Hygiene Products and Practice, 36

Morton Pader, Consumer Science and Technology Series, Vol. 6, Mareei Dekker, NY 1988, p. 200. Nomeadamente, um "dentífrico" é "... uma substância utilizada com uma escova de dentes para limpar as superfícies acessíveis dos dentes. Os dentífricos são principalmente constituídos por água, detergente, humectante, aglutinante, agentes aromatizantes e um abrasivo finamente pulverizado como o ingrediente principal... um dentífrico é considerado como sendo uma forma de dosagem contendo abrasivo para administração de agentes anticárie nos dentes". As formulações de dentífricos contêm ingredientes que têm de ser dissolvidos antes da incorporação na formulação de dentífrico (e. g. agentes anticárie, tais como fluoreto de sódio, fosfatos de sódio, agentes aromatizantes, tais como sacarina). Na prática da presente invenção, uma vez que a pasta de abrasivo com humectante da invenção do passo 12 (Fig. 2) contém parte ou até nalguns casos a maior parte da fase líquida necessária em última análise para uma formulação de dentífrico que a incorpora, estes ingredientes podem ser adicionados à pasta de abrasivo com humectante, durante ou depois do passo 12. Os aglutinantes são evitados nas suspensões de polimento da invenção devido a observações, aqui descritas, de que a deposição de sólidos é aumentada nas suspensões abrasivas em que está presente o aglutinante na pasta pré-dentífrico.

Para preparar os dentífricos, no caso em que a formulação de pasta de dentes contém mais do que 3 por cento de água não considerados pela suspensão de abrasivo com humectante, é seguido o processo seguinte. A quantidade de humectante (glicerina, sorbitol) não incluída na suspensão de abrasivo e humectante, carboximetilcelulose de sódio e polietilenoglicol são misturados uns com os outros para formar uma primeira mistura. A quantidade de água desionizada não incluída na 37 suspensão de abrasivo e humectante, fluoreto de sódio, pirofosfato tetrassódico e sacarina de sódio são também misturados uns com os outros até todos estes ingredientes estarem dissolvidos para formar uma segunda mistura. Estas duas misturas são combinadas com agitação. Em seguida, adiciona-se corante e a mistura combinada é agitada com um misturador Lightnin para se obter uma "Pré-mistura". A "Pré-mistura" é colocada num misturador Ross (Modelo 130 LDM) e a suspensão de abrasivo e humectante, espessante de silica e qualquer T1O2 necessário são adicionados e misturados sem vácuo. Faz-se então um vácuo de 30 polegadas e a mistura resultante é agitada durante aproximadamente 15 minutos. Por fim, adiciona-se lauril sulfato de sódio e aroma e a mistura é agitada durante aproximadamente 5 minutos a velocidade de mistura reduzida.

No caso em que a formulação de pasta de dentes não contém, pelo menos, 3 por cento de água não contemplada pela pasta liquida ou suspensão de abrasivo e humectante desta invenção, alguns ingredientes têm de ser adicionados a esta pasta fluida ou suspensão da invenção. Especificamente, adiciona-se qualquer água, fluoreto de sódio, fosfato de sódio tribásico, fosfato monossódico, sacarina e corante de formulação remanescentes, à suspensão de abrasivo e humectante com agitação. Qualquer humectante de formulação remanescente (e. g., sorbitol, glicerina), CMC (carboximetilcelulose de sódio) e polietilenoglicol (PEG) são agitados uns com os outros para formar uma segunda mistura. Estas duas misturas são colocadas num misturador Ross e qualquer espessante de silica e Ti02 são adicionados e misturados sem vácuo. Faz-se então um vácuo de 30 polegadas e a mistura resultante é agitada durante 38 aproximadamente 15 minutos. Por fim, adiciona-se lauril sulfato de sódio e aroma e a mistura é agitada durante aproximadamente 5 minutos a velocidade de mistura reduzida. A composição de dentifrico resultante é selada em tubos de pasta de dentes e mantida em condições apropriadas para ensaios posteriores. A composição tinha um pH de cerca de 7.

Uma porção dos Bolos Húmidos de Sílica 1 a 3, como descrito acima, foram fluidizadas ou com glicerina ou sorbitol em quantidades como descrito na Tabela 5A adiante, e em seguida, foram formulados dentífricos com estes bolos húmidos de sílica fluidizados, tal como descrito na Tabela 5B adiante. 0 protocolo geral para fluidização dos bolos húmidos de sílica foi o mesmo que o descrito sob a epígrafe "Fluidização de Bolo Húmido de Sílica", excepto que alguns mas não todos os bolos húmidos de sílica fluidizados foram passados por um peneiro de 325 mesh, como indicado na Tabela 5a. As pastas foram passadas através de um peneiro de 325 mesh para assegurar que o nível de resíduos de +325 mesh era inferior ao máximo de 1,5% (com base no peso de sílica seca) . Para fazer isto, a pasta de síilica/humectante foi vertida num peneiro de 325 mesh (45 ym) . A pasta foi empurrada através do peneiro com um objecto plano até só as partículas de tamanho excessivo permanecerem na parte de cima do peneiro.

As propriedades destas formulações de dentifrico estão apresentadas na Tabela 5C adiante. 39

Tabela 5A

Formulação A para Pasta de Dentes

Composição da Pasta

Pasta 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Abrasiva N° Sorbitol 103, 6 93,5 88,2 _ _ _ _ _ 70%, g Glicerina _ _ 116 116 116 _ _ _ 99,5%, g WC1 414,5 _ _ 414,5 _ _ _ _ _ WC2 - - 352,7 - - 352,7 - - - WC3 - 373, 8 - - 373, 8 - - - - WC1 (seco* - - - - - - 20 - - e triturado) WC2 (seco* 20 e triturado) WC3 (seco* 20 e triturado) Total 518,1 467,3 440, 9 530,5 489,8 468,7 20 20 20 Resíduo 1,16 6,2 2,34 1,29 7,32 2,7 - - - 352, % Viscosidade 2280 6640 1640 1880 3840 960 _ _ _ (cP)** Peneirada - sim sim - sim sim - - - *: ensaios de comparação em que o bolo húmido foi seco por atomização e moído em moinho de martelos tal como descrito acima utilizando o protocolo descrito sob a epígrafe Bolo Húmido de Sílica 1 **: Os valores da viscosidade foram determinados de acordo com o 40 "Processo de viscosidade" descrito acima. As suspensões 12, 13 e 14 são comparativas.

Tabela 5B

Formulação A para Pasta de Dentes

Formulação 1 2 3 4 5 6 7 8 9 de pasta de dentes N° Glicerina 11,6 11,6 11,6 0 0 0 11,6 11,6 11,6 99,5%, g CMC-7MXF*, 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 g Sorbitol 27,9 28,91 29, 44 38,257 38,257 38,257 38,257 38,257 38,257 70%, g Água 3,55 7,62 9,73 3,55 7,62 9,73 25 25 25 desioni-zada, g Fluoreto de 0,243 0,243 0,243 0,243 0,243 0,243 0,243 0,243 0,243 Sódio, g Sacarina 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Sódica, g Benzoato de 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 sódio, g Ti02, g 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Pasta Abrasiva N° 6, g 51,81 7 g, - 46,73 - - - - - - - CO - - 44,09 - - - - - - 9, g - - - 53, 05 - - - - - 10, g - - - - 48,98 - - - - 11, g - - - - - 46, 87 - - - 12, g - - - - - - 20 - - 41 (continuação) 13, g - 20 - 14, g - - 20 Lauril 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 sulfato de sódio, g Aroma, g 1111111 1 1 Total 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 *: CMC-7MXF é carboximetilcelulose disponível de Aqualon, divisão da Hercules Corporation, Wilmington, DE. As Formulações 7, 8 e 9 são comparativas.

Tabela 5C

Dados de Desempenho de Formulação A para Pasta de Dentes

Formulação 1 2 3 4 5 6 7 8 9 de Pasta de Dentes N° Viscosidade 550.000 270.000 220.000 510.000 170.000 250.000 270.000 270.000 160.000 inicial, cP Viscosidade 700.000 300.000 280.000 620.000 320.000 300.000 360.000 300.000 210.000 1 semana, cP viscosidade 720.000 470.000 330.000 580.000 280.000 350.000 370.000 270.000 260.000 3 semanas, CP Viscosidade 790.000 380.000 300.000 690.000 270.000 360.000 270.000 240.000 240.000 6 semanas, cP pH a 25% 6,54 6,35 6,2 6,47 6, 37 6, 05 6, 66 6,85 6,46 Densidade 1,3 1,298 1,296 1,304 1,296 1,292 1,295 1,308 1,283 Específica % F/A 3 101 100 100 100 86 95 100 97 95 semanas 80°F* Valor de 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 % de Disponibilidade de fluoreto (% F/A) após armazenagem durante 3 semanas a 80°F. As Formulações 7, 8 e 9 são comparativas. 1000 cps = 1 Pa.s 42

Verifica-se a partir dos dados apresentados acima que os dentifricos produzidos com as suspensões abrasivas de silica da invenção têm várias vantagens em relação aos feitos com abrasivos pulverizados secos. Nomeadamente, as suspensões abrasivas da invenção proporcionam um melhoramento de cerca de 1 ponto no brilho nesta formulação de dentifrico e são menos abrasivas, em comparação com os seus parceiros secos e moídos. Todos os dentifricos apresentaram boa viscosidade, disponibilidade de fluoreto e excelente estética (sustentação, textura, dispersão).

Foram formuladas formulações de dentifricos adicionais com base nas suspensões abrasivas da invenção como se segue. Uma porção de Bolo Húmido de Sílica 4 foi fluidizada com sorbitol como descrito na Tabela 5D adiante, e utilizando o protocolo geral descrito acima nos exemplos, e em seguida formulou-se dentifrico com este bolo húmido de silica fluidizado como descrito na Tabela 5E adiante. As propriedades desta formulação de dentifrico estão apresentadas na Tabela 5F adiante. Também se fluidizou bolo húmido de sílica (WC2) com humectante e adicionou-se separadamente bolo húmido de PCC ou fosfato dicálcico seco como indicado na Tabela 5D. Estas suspensões fluidizadas foram incorporadas na formulação de dentifrico da Tabela 5E e as propriedades destas pastas de dentes estão sumariadas na Tabela 5F. 43

Tabela 5D

Formulação Ά' para Pasta de Dentes

Composição da Pasta Mistura de silica Silica/PCC Silica/DCP Pasta Abrasiva N° 15 16 17 18 19 20 Água desionizada, g - 81 - 205 - Sorbitol, g 100,5 269 - - - Glicerina, g - - - 183,5 - WC1 331,6 - - - - WC2 70,5 70,5 - 168,9 - WC1 (seco* & triturado) 400 — — — — WC2 (seco* & triturado) 100 ' 100 ' 9 PCC bolo da prensa, g ' ' 198,5 ' ' " PCC seco flash, g - - 400 - - Di-hidrato de fosfato dicálcico, g 360 36 Total % de Residuo 325 Viscosidade (cP) 502,6 500 1,5 2320 619 1,48 500 917,4 0, 61 45 *: o processo de secagem e moagem foi o na nota "*" da Tabela 5a. As pastas 16, 18 e 20 são comparativas. mesmo que o descrito 44

Tabela 5E

Formulação Ά para Pasta de Dentes

Formulação de Pasta de dentes N° 10 11* 12 13* 14 15* Glicerina 99,5%, g 11, 6 11, 6 11,6 11,6 3,65 22 CMC-7MF, G 1,4 1,4 1,4 1,4 1,2 1,2 Sorbitol 70%, g 28,21 38,257 11,36 38,257 0 0 Água desionizada, g 4,79 25 10 25 0 28,39 Fluoreto de Sódio, g 0,243 0,243 0,243 0,243 0 0 Monofluorofosfato de sódio, g — — — — 0,76 0, 76 Fosfato trissódico - - - - 0,5 0,5 Sacarina Sódica, g 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 Benzoato de Sódio, g 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 Ti02, g Pasta Abrasiva N° 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 15, g 50,26 - - - - - 16, g - 20 - - - - 17, g - - 61, 9 - - - 18, g - - - 20 - - 19, g - - - - 91,74 - 20, g - - - - - 9 Di-hidrato de fosfato de cálcio, g ' ' ' ' ' 36 Lauril sulfato de sódio, g 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 Aroma, g 1 1 1 1 0,65 0, 65 Total 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 *: Comparativo 45

Tabela 5F

Dados de Desempenho de Formulação A para Pasta de Dentes

Formulação de 10 11* 12 13 14 15 Pasta de Dentes N° Viscosidade 500.000 270.000 270.000 140.000 1.200.000 400.000 Inicial, cP Viscosidade 1 490.000 220.000 340.000 340.000 1.530.000 480.000 semana, cP Viscosidade 3 680.000 400.000 400.000 170.000 1.600.000 410.000 semanas, cP Viscosidade 6 640.000 340.000 380.000 120.000 1.290.000 520.000 semanas, cP pH a 25% 6,56 7,2 9, 45 9,66 7,04 7,05 Densidade 1,301 1,292 1,301 1,275 1,454 1,521 Específica % F/A 3 semanas 100 87 13 17 92 92 80F Valor de 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 - - *Comparativo 1000 cP = 1 Pa.s

Todos os dentífricos preparados com as suspensões abrasivas da invenção, mesmo em associação com outros abrasivos, apresentaram boa viscosidade e propriedades estéticas. 46 EXEMPLO 5 O bolo húmido de sílica 3 foi fluidizado como descrito na Tabela 6A, depois moído a húmido e peneirado antes da incorporação numa formulação de pasta de dentes. Para fazer isto, o bolo húmido fluidizado como descrito acima foi introduzido num moinho Spex modelo 8000 ou 76140 para reduzir o tamanho médio das partículas da pasta de sílica/humectante. Para fazer isto, 100 g de pasta e cinco bolas de cerâmica para moagem húmida com 1,2 cm foram colocados num recipiente apropriado e moídos durante 25 minutos, e depois as bolas de moagem foram retiradas. Em seguida, a pasta moída a húmido foi calibrada por peneiração do mesmo modo que o descrito no Exemplo 4. A pasta moída a húmido e calibrada foi formulada numa formulação de gel dentífrico em gel transparente com baixo teor de água descrita na Tabela 6B. As propriedades deste dentífrico estão apresentadas na Tabela 6C.

Para comparação, também se incorporou uma porção de bolo húmido de sílica 3, que foi seca e moída do mesmo modo que o bolo húmido utilizado na preparação da pasta abrasiva N° 13 acima, numa formulação de dentífrico. 47

Tabela 6A

Formulação B para Pasta de Dentes

Composição da Pasta

Pasta Abrasiva N° 21 22* Água Desionizada, g 80, 6 - Sorbitol 70%, g 113,6 - WC3 373,8 - WC3 (seco e - 10 triturado) Total 568 10 % Residuo 352 0 Viscosidade, cP 960 Peneirada sim Moido no Spex sim *Comparativo 48

Tabela 6B

Formulação B para Pasta de Dentes

Formulação de pasta de 16 17 dentes N° Sorbitol, 70%, g 52,32 58 Carbowax 600*, g 5 5 CMC-7MXF, g 0,4 0,4 Benzoato de Sódio, g 0,5 0,5 Sacarina Sódica, g 0,2 0,2 Monofluorofosfato de \—1 \—1 1-1 \—1 \—1 1-1 Sódio, g Água desionizada, g 0 12,715 Zeodent® 165 espessante LO co LO CO de sílica** Pasta Abrasiva N° 21 28,4 - Pasta Abrasiva N° 22 - 10 1% de Verde FD&C N° 3, g 0,2 0,2 Lauril sulfato de sódio, 1, 875 1,875 g Aroma, g LO T-1 LO T-1 Total 100 100 : Carbowax 600 está disponível de Union Carbide Corporation, Danbury, CY. **: Zeodent® 165 espessante de sílica está disponível de J. M. Huber Corporation. A Formulação 17 é comparativa. 49

Tabela 6C

Dados de Desempenho de Formulação B para Pasta de Dentes

Formulação de pasta de dentes N° 16 17 Viscosidade Inicial, cP 220.000 290.000 Viscosidade 1 semana, cP 270.000 360.000 Viscosidade 3 semanas, cP 290.000 500.000 Viscosidade 6 semanas, cP 410.000 480.000 pH a 25% 6,45 6, 61 Densidade Específica 1,313 1,313 Classificação de Opacidade (140F) 1000 cP = 1 Pa.s 94 95

Como se pode verificar a partir dos dados da Tabela 6C acima, a pasta abrasiva de sílica da invenção produziu uma pasta de dentes 16 em gel com excelente viscosidade, e opacidade comparável à da pasta de dentes 17 feita com o correspondente abrasivo seco.

As propriedades das várias sílicas, pastas de sílica e pastas de dentes (dentífricos) aqui descritas foram determinadas como se segue, salvo indicação em contrário. 50

As sílicas precipitadas têm um tamanho médio das partículas determinado utilizando um aparelho Microtrac II, fabricado por Leeds and Northrup. 0 ensaio de abrasão de latão de Einlehner (BE) utilizado para medir a dureza das sílicas precipitadas descrita neste pedido envolve um abrasímetro Einlehner AT-1000 utilizado genericamente como a seguir: (1) um crivo em fio de latão do tipo Fourdrinier é pesado e exposto à acção de uma suspensão aquosa de sílica a 10% durante um período de tempo fixo; (2) a quantidade de abrasão é então determinada como miligramas de latão perdidos do crivo de latão do tipo Fourdrinier por 100.000 revoluções. O resultado, medido em unidades de perda de mg, pode ser caracterizado como o valor de abrasão de latão a 10% do tipo Einlehner (BE, Brass Einlehner).

Os valores da absorção de óleo são determinados utilizando o método "rub-out". Este método baseia-se no principio de mistura de óleo de linhaça com uma sílica esfregando com uma espátula numa superfície uniforme até se forma uma pasta semelhante a um betume rijo. Medindo a quantidade de óleo necessária para ter uma mistura de pasta que vai ondular quando espalhada, pode calcular-se o valor da absorção de óleo da sílica - o valor que representa o volume de óleo necessário por unidade de peso de sílica para saturar a capacidade de sorção da sílica. O cálculo do índice de absorção de óleo foi feito como se segue:

Absorção de óleo = cc óleo absorvido x 100 peso de sílica, gramas = cc óleo/100 gramas de sílica 51

Para determinar a disponibilidade de fluoreto de uma pasta de dentes (F/A), utiliza-se um método de determinação de fluoreto solúvel. As composições de pasta de dentes são armazenadas a temperaturas especificadas durante um determinado período de tempo num tubo laminado. Em seguida, coloca-se 10 gramas da composição de pasta de dentes num copo de 10 mL e adiciona-se 30 gramas de água destilada. A mistura é agitada para formar uma pasta de pasta de dentes uniformemente dispersada. A pasta é subsequentemente centrifugada durante 10 minutos a 15.000 rpm ou até o sobrenadante ficar transparente. Em seguida pipeta-se 10 mL do sobrenadante e 10 mL de tampão pH 8 (EDTA 0,2 N/THAM (2-amino-2-hidroximetil-l,3-propanodiol) 0,2 N, previamente ajustado para pH=8,0 com NaOH) para um frasco de plástico, adiciona-se uma barra de agitação magnética e inicia-se agitação suave. A concentração de ião fluoreto é determinada por potenciometria directa com um eléctrodo de fluoretos Orion (Modelo 95-09) utilizando padrões de 1000 e 100 ppm de F para a calibração do instrumento. A disponibilidade de fluoreto (% F/A) é a percentagem de fluoreto determinada no sobrenadante em relação à originalmente adicionada à pasta de dentes, com base no nível de carga de abrasivo da pasta de dentes. A viscosidade da pasta de dentes (dentífrico) é determinada utilizando um viscosímetro Brookfield Modelo RVT equipado com uma haste Helipath T-E e regulado para 5 rpm por medição da viscosidade da pasta de dentes a 25 °C a três níveis diferentes à medida que a haste desce através da amostra de teste de pasta de dentes e fazendo a média dos resultados. A viscosidade Brookfield é expressa em centipoise (cP) . 52 A opacidade e cor da pasta de dentes (L, aj_,r k>L) é medida utilizando um colorimetro Gardner XL-835 por medição da luz transmitida. Especificamente, duas lâminas de microscópio 38 x 75 x 1 mm são colocadas numa superfície plana. Um espaçador de plexiglass (38 x 75 x 3 mm de espessura com um espaço aberto recortado de 24 x 47 mm) é colocado por cima de uma das lâminas. Espreme-se gel de pasta de dentes para a área aberta do espaçador de plexiglass e a segunda lâmina de microscópio é colocada sobre o espaçador com suficiente pressão (manual) para eliminar o excesso de ar e de pasta de dentes. A lâmina é colocada na abertura do feixe de luz de transmissão do colorimetro (opacidade) e na abertura da porta de trás (cor) e são efectuadas três leituras em diferentes locais do espaçador com a amostra e feita a média. A amostra não deve ter bolhas de ar visíveis.

Os valores da abrasão de dentina pelo método radiométrico (RDA) das composições de sílica precipitada utilizadas nesta invenção são determinados de acordo com o método descrito por Hefferen, Journal of Dental Res., July-August 1976, 55(4), pp. 563-573, e descrito por Wason nas patentes U.S. N°s 4 340 583, 4 420 312 e 4 421 527.

As propriedades de limpeza e abrasividade de composições de dentífrico são tipicamente expressas em termos de valores das proporções de remoção da película bacteriana ("PCR", Pellicle Cleaning Ratios) e da abrasão de dentina pelo método radiométrico ("RDA"), respectivamente. O ensaio de PCR mede a aptidão de uma composição de dentífrico para remover placa bacteriana de um dente em condições de escovagem fixas. O ensaio de PCR está descrito em "In Vitro Removal of Stain With 53

Dentifrice" G. K. Stookey, et al., J. Dental Res.r 61, 1236-9, 1982. 0 ensaio de RDA mede a abrasividade de composições de dentifrico por determinação da quantidade de dentina radiomarcada retirada de um dente em condições de escovagem fixas. Tanto os resultados de PCR como de RDA variam dependendo da natureza e concentração dos componentes da composição de dentifrico. Os valores de PCR e RDA não têm unidades. A área superficial da silica precipitada aqui descrita é determinada pelo método de adsorção de azoto pelo processo BET de Brunaur et ai., J. Am. Chem. Soc., 60, 309 (1938).

Para medir o brilho TAPPI, materiais em pó fino, viz., aqui as partículas de sílica, comprimidos numa pastilha de superfície uniforme são avaliados utilizando um aparelho para medição do brilho Technidyne S-5/BC. Este instrumento tem um sistema óptico de feixe duplo em que a amostra é iluminada a um ângulo de 45°, e a luz reflectida observada a 0o. Está em conformidade com os métodos de ensaio TAPPI T452 e T646, e a norma ASTM D985. Os materiais pulverização são comprimidos até uma pastilha com cerca de 1 cm de espessura com pressão suficiente para dar uma superfície da pastilha que é uniforme e plana e sem partículas soltas ou lustro. O volume total dos poros (Hg) é determinado por porosimetria de mercúrio utilizando um aparelho Micromeritics Autopore II 9220. Os diâmetros dos poros podem ser calculados pela equação de Washburn utilizando um ângulo de contacto Teta ( ) igual a 130 e uma tensão superficial gama igual a 484 dynes/cm. Este instrumento mede o volume vazio e a distribuição de tamanhos de poros de vários materiais. O mercúrio é forçado a entrar nos espaços vazios em função da pressão e o volume 54 penetrado por grama de amostra é calculado para cada valor das condições de pressão. 0 volume total dos poros expresso aqui representa o volume cumulativo de mercúrio penetrado a pressões desde vácuo a 4137 bar (60.000 psi). Incrementos de volume (cm3/g) a cada valor das condições de pressão são traçados num gráfico em função do raio ou diâmetro dos poros correspondentes aos incrementos de regulação da pressão. O pico na curva do volume introduzido em função do raio ou diâmetro dos poros corresponde ao modo na distribuição de tamanhos de poro e identifica o tamanho de poro mais comum na amostra. Especificamente, o tamanho da amostra é ajustado para se obter um volume do capilar de 30-50% num penetrómetro de pós com um bolbo de 5 mL e um volume do capilar de cerca de 1,1 mL. As amostras são evacuadas até uma pressão de 50 ym de Hg e mantidas durante 5 minutos. 0 mercúrio enche os poros desde 1,5 a 60,000 psi com um tempo de equilíbrio de 10 segundos em cada um dos aproximadamente 150 pontos de colheita de dados. A área superficial externa CTAB de sílica é determinada por absorção de CTAB (brometo de cetiltrimetilamónio) na superfície da sílica, sendo o excesso separado por centrifugação e determinado por titulação com lauril sulfato de sódio utilizando um eléctrodo para surfactantes. A superfície externa da sílica é determinada a partir da quantidade de CTAB adsorvido (análise de CTAB antes e depois da adsorção). Especificamente, coloca-se cerca de 0,5 g de sílica num copo de 250 mL com 100,00 mL de solução de CTAB (5,5 g/L), misturados numa placa eléctrica de agitação durante 1 hora, depois centrifugados durante 30 minutos a 10.000 rpm. Um mL de Triton X-100 a 10% é adicionado a 5 mL do sobrenadante límpido num copo de 100 mL. O pH é ajustado para 3,0-3,5 com HC1 0,1 N e a amostra é titulada com lauril sulfato de sódio 0,0100 M utilizando um eléctrodo para 55 surfactantes (Brinkmann SUR1501-DL) para determinar o ponto final. A % de 325 mesh é medida utilizando um peneiro U.S. Standard N° 325, com aberturas de 44 micron ou 0,0017 polegadas (tela de fio de aço inoxidável) pesando uma amostra de 10,0 gramas com uma exactidão de 0,1 gramas num copo de um misturador Hamilton modelo N° 30 de 1 guarto, adicionando aproximadamente 170 mL de água destilada ou desionizada e agitando a pasta durante pelo menos 7 min. Transferir a mistura para o peneiro de 325 mesh; lavar o copo e adicionar as lavagens ao peneiro. Ajustar o pulverizador de água para 20 psi e pulverizar directamente sobre o peneiro durante 2 minutos. (O bico de pulverização deve ser mantido cerca de guatro a seis polegadas acima do tela do peneiro. Lavar o residuo de um lado do peneiro e transferir por lavagem para uma cápsula de evaporação utilizando água destilada ou desionizada de um esguicho. Deixar em repouso durante dois a três minutos e decantar a água limpida. Secar (estufa de convexão @ 150 °C ou num secador de infravermelhos durante aproximadamente 15 minutos), arrefecer e pesar o resíduo numa balança analítica. A humidade é a perda de peso de uma amostra a 105 °C durante 2 horas. Os valores do pH das misturas de reacção (pasta a 5% em peso) da presente invenção podem ser monitorizados por qualquer eléctrodo convencional sensível a pH.

Entender-se-á que várias alterações nos pormenores, materiais e disposição das partes que foram aqui descritas e ilustradas de forma a explicar a natureza desta invenção podem ser feitas pelos especialistas na técnica sem afastamento dos 56 nas princípios e âmbito da invenção tal como expressa reivindicações seguintes.

Lisboa, 28 de Maio de 2007 57

Claims (8)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método para a preparação de uma composição abrasiva, compreendendo o método os passos de: introduzir num sistema reaccional, compreendendo um reactor e meios de mistura com cisalhamento elevado concebidos para tratamento dos componentes de uma mistura reaccional presente no reactor, um silicato alcalino e um ácido, enquanto componentes da mistura reaccional, misturar entre si os elementos da mistura reaccional para assim formar silica precipitada; retirar do reactor 5 a 50% em volume por minuto da mistura reaccional total, fazer passar a porção retirada pelos meios de mistura de cisalhamento elevado e em seguida reintroduzir a porção retirada no reactor; separar a silica precipitada da mistura reaccional por meio de um filtro para obter um bolo de filtração; lavar o bolo de filtração; e fluidizar a silica precipitada do bolo de filtração, por associação de um humectante à sílica precipitada, para dar assim uma suspensão de partículas abrasivas contendo o humectante.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o sistema reaccional inclui um circuito de recirculação para retirar a porção da mistura reaccional do reactor de um primeiro 1 local e reintroduzir a porção retirada no reactor num segundo local, em que o circuito de recirculação inclui meios de bombagem e os meios de mistura com cisalhamento elevado e em que os meios de mistura com cisalhamento elevado compreendem um misturador de alto cisalhamento em linha.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, em que 8 a 22% em volume por minuto da mistura reaccional são passados através do circuito de recirculação.
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 2 ou a reivindicação 3, em que o ácido é introduzido na porção retirada da mistura reaccional que passa através do circuito de recirculação no misturador com alto cisalhamento em linha.
5. 5. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, em que o misturador de alto cisalhamento compreende um misturador rotor/estator.
6. 6. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, em que as partículas de sílica precipitada têm um tamanho médio de partícula de 1 a 30 pm.
7. 7. Método de acordo com a reivindicação 6, em que as partículas de sílica precipitada têm um tamanho médio de partícula de 3 a 15 pm.
8. 8. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, em que a composição abrasiva contém 3 a 80% em peso de humectante. 2 Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, compreendendo ainda a adição de um conservante à suspensão de partículas abrasivas com mistura. em que o de sódio, propilo e Método de acordo com a reivindicação 9, conservante é seleccionado de benzoato pirofosfato tetrassódico, p-hidroxibenzoato de p-hidroxibenzoato de metilo (metilparabeno). Lisboa, 28 de Maio de 2007