RU2798833C2 - Size of spherical silicon dioxide particles intended for regulation of ird - Google Patents
Size of spherical silicon dioxide particles intended for regulation of ird Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798833C2 RU2798833C2 RU2020111681A RU2020111681A RU2798833C2 RU 2798833 C2 RU2798833 C2 RU 2798833C2 RU 2020111681 A RU2020111681 A RU 2020111681A RU 2020111681 A RU2020111681 A RU 2020111681A RU 2798833 C2 RU2798833 C2 RU 2798833C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- ranging
- silica particles
- reaction zone
- silicon dioxide
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Испытание на относительную степень истирания дентина (RDA, это испытание обычно называется Radioactive dentin abrasion - Испытание на степень истирания радиоактивного дентина (ИРД), что и будет использоваться ниже) является испытанием, которое используют для установления предельных безопасных значений показателей для зубной пасты и других композиций для ухода за зубами. Испытание на ИРД включает определение потерь дентина после чистки с использованием исследуемой композиции зубной пасты в пересчете на значение для использующегося в качестве контроля пирофосфата кальция (установленное равным 100).The Relative Dentin Abrasion Test (RDA, this test is commonly referred to as Radioactive dentin abrasion - The Radioactive Dentin Abrasion Test (RDA), which will be used below) is a test that is used to establish safe limit values for toothpaste and other compositions. for dental care. The IRD test involves determining the loss of dentin after brushing with the test toothpaste composition, based on the value for calcium pyrophosphate as a control (set to 100).
В отличие от обычных несферических и обладающих неправильной формой частиц диоксида кремния сферические частицы диоксида кремния обладают некоторыми характеристиками (такими как низкий показатель абразивности по Айнлехнеру), которые являются благоприятными при их использовании в зубной пасте и других средствах для ухода за зубами. Однако было бы предпочтительно, чтобы эти сферические кремнийоксидные материалы также обеспечивали улучшенные характеристики ИРД. Соответственно, в основном это является задачей настоящего изобретения.Unlike conventional non-spherical and irregularly shaped silica particles, spherical silica particles have some characteristics (such as a low Einlechner abrasion value) that are favorable for use in toothpaste and other dentifrices. However, it would be preferable that these spherical silica materials also provide improved IRD performance. Accordingly, this is basically the object of the present invention.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее краткое изложение предназначено для введения в упрощенной форме некоторых понятий, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании изобретения. Настоящее краткое изложение не предназначено для установления необходимых или важных признаков заявленного объекта. Настоящее краткое изложение также не предназначено для наложения ограничений на объем заявленного объекта.This Summary is intended to introduce, in a simplified form, some of the concepts that are further described below in the Detailed Description of the Invention. This summary is not intended to establish necessary or important features of the claimed subject matter. This summary is also not intended to limit the scope of the claimed subject matter.
В настоящем изобретении раскрыты и описаны частицы диоксида кремния, обеспечивающие уменьшенную степень истирания радиоактивного дентина (ИРД). В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения такие частицы диоксида кремния могут обладать (i) медианным размером частиц d50, большим или равным примерно 6 мкм, (ii) значением отношения (d90-d10)/d50, находящимся в диапазоне от примерно 1,1 до примерно 2,4, (iii) значением ИРД при содержании, составляющем 20 мас. %, находящимся в диапазоне от примерно 40 до примерно 200, и (iv) коэффициентом сферичности (S80), большим или равным примерно 0,9. Эти частицы диоксида кремния обладают сферической формой или морфологией и их можно получить с использованием петлевого реактора с непрерывной циркуляцией.The present invention discloses and describes silica particles that provide a reduced degree of radioactive dentin abrasion (RAD). In accordance with one embodiment of the present invention, such silica particles may have (i) a median particle size d50 greater than or equal to about 6 microns, (ii) a (d90-d10)/d50 ratio value ranging from about 1.1 up to about 2.4, (iii) the value of IRD at a content of 20 wt. % ranging from about 40 to about 200, and (iv) a sphericity coefficient (S 80 ) greater than or equal to about 0.9. These silica particles have a spherical shape or morphology and can be produced using a continuous loop reactor.
В настоящем изобретении также раскрыты композиции для ухода за зубами, содержащие сферические частицы диоксида кремния, обычно в количествах, находящихся в диапазоне 0,5-50 мас. %, и чаще находящихся в диапазоне 5-35 мас. %.The present invention also discloses dentifrice compositions containing silica spherical particles, typically in amounts in the range of 0.5-50 wt. %, and more often in the range of 5-35 wt. %.
В настоящем изобретении также раскрыты способы получения частиц диоксида кремния и один такой способ может включать (а) непрерывную загрузку неорганической кислоты и силиката щелочного металла в петлевую зону реакции, содержащую поток жидкой среды, в которой по меньшей мере часть неорганической кислоты и силиката щелочного металла вступают в реакцию с получением частиц диоксида кремния в жидкой среде, содержащейся в петлевой зоне реакции, (b) непрерывную рециркуляцию жидкой среды через петлевую зону реакции, и (с) непрерывную выгрузку из петлевой зоны реакции части жидкой среды, содержащей частицы диоксида кремния. Предпочтительно, если стадии (а)-(с) можно привести при условиях приложения небольшого сдвигового усилия или без приложения сдвигового усилия, это неожиданно приводит к получению более круглых и обладающих более сферической морфологией частиц. Так, например, петлевая зона реакции может не включать сито статора или петлевая зона реакции может включать сито статора с отверстиями, обладающими площадью поперечного сечения, равной более 3 мм2. Дополнительно или альтернативно, частота сдвига в петлевой зоне реакции может составлять менее 1000000 взаимодействий/мин.The present invention also discloses methods for producing silica particles, and one such method may include (a) continuously feeding the inorganic acid and alkali metal silicate into a loop reaction zone containing a liquid medium stream in which at least a portion of the inorganic acid and alkali metal silicate enter reacting to form silica particles in the liquid medium contained in the loop reaction zone, (b) continuously recirculating the liquid medium through the loop reaction zone, and (c) continuously discharging from the loop reaction zone a portion of the liquid medium containing the silica particles. Preferably, if steps (a)-(c) can be carried out under low or no shear conditions, this unexpectedly results in more round and more spherical particle morphology. Thus, for example, the loop reaction zone may not include a stator screen, or the loop reaction zone may include a stator screen with holes having a cross-sectional area greater than 3 mm 2 . Additionally or alternatively, the shear rate in the loop reaction zone may be less than 1,000,000 interactions/min.
И предшествующее краткое изложение, и последующее подробное описание изобретения предоставляют примеры и являются лишь поясняющими. В соответствии с этим предшествующее краткое изложение и последующее подробное описание изобретения не следует считать ограничивающими. Кроме того, могут быть приведены признаки и варианты, дополнительные по отношению к приведенным в настоящем изобретении. Так, например, некоторые варианты осуществления могут относиться к различным комбинациям и субкомбинациям признаков, описанных в подробном описании изобретения.Both the foregoing summary and the following detailed description of the invention provide examples and are illustrative only. Accordingly, the foregoing summary and the following detailed description of the invention should not be considered limiting. In addition, there may be features and options, additional to those given in the present invention. Thus, for example, some embodiments may refer to various combinations and subcombinations of the features described in the Detailed Description of the Invention.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На фиг. 1 представлена полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа микрофотография диоксида кремния примера 1А.In FIG. 1 is a scanning electron micrograph of the silica of Example 1A.
На фиг. 2 представлена полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа микрофотография диоксида кремния примера 2А.In FIG. 2 is a scanning electron micrograph of the silica of Example 2A.
На фиг. 3 представлена схема аппарата, включающего петлевой реактор с непрерывной циркуляцией, использовавшегося для получения кремнийоксидных продуктов примеров 3А-8А.In FIG. 3 is a diagram of the loop reactor apparatus used to prepare the silica products of Examples 3A-8A.
На фиг. 4 представлена полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа микрофотография диоксида кремния примера 3А.In FIG. 4 is a scanning electron micrograph of the silica of Example 3A.
На фиг. 5 представлена полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа микрофотография диоксида кремния примера 4А.In FIG. 5 is a scanning electron micrograph of the silica of Example 4A.
На фиг. 6 представлена полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа микрофотография диоксида кремния примера 5А.In FIG. 6 is a scanning electron micrograph of the silica of Example 5A.
На фиг. 7 представлена полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа микрофотография диоксида кремния примера 6А.In FIG. 7 is a scanning electron micrograph of the silica of Example 6A.
На фиг. 8 представлена полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа микрофотография диоксида кремния примера 7А.In FIG. 8 is a scanning electron micrograph of the silica of Example 7A.
На фиг. 9 представлена полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа микрофотография диоксида кремния примера 8А.In FIG. 9 is a scanning electron micrograph of the silica of Example 8A.
На фиг. 10 представлена модель для сферической частицы размером 4 мкм, взаимодействующей с дентинным канальцем размером 2,5 мкм.In FIG. 10 shows a model for a 4 µm spherical particle interacting with a 2.5 µm dentinal tubule.
На фиг. 11 представлена модель для сферических частиц, обладающих увеличивающимся размером (4 мкм, 5 мкм, 6 мкм, 10 мкм), взаимодействующих с дентинным канальцем размером 2,5 мкм.In FIG. 11 shows a model for spherical particles of increasing size (4 µm, 5 µm, 6 µm, 10 µm) interacting with a 2.5 µm dentinal tubule.
На фиг. 12 представлена зависимость глубины проникновения частицы в дентинный каналец шириной 2,5 мкм от диаметра частицы в случае, если она обладает сферической формой.In FIG. 12 shows the dependence of the depth of penetration of a particle into a dentinal tubule with a width of 2.5 μm on the diameter of the particle if it has a spherical shape.
На фиг. 13 представлена зависимость усилия, необходимого для выкатывания сферы из канальца шириной 2,5 мкм от диаметра частицы в случае, если она обладает сферической формой.In FIG. 13 shows the dependence of the force required to roll out a sphere from a 2.5 μm wide tubule on the particle diameter in case it has a spherical shape.
ОПРЕДЕЛЕНИЯDEFINITIONS
Для более точного определения терминов, использующихся в настоящем изобретении, ниже приведены определения. Если не указано иное, то приведенные ниже определения применимы к настоящему описанию. Если термин используют в настоящем изобретении, но он специально не определен в настоящем изобретении, то можно использовать определение, приведенное в публикации IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2nd Ed (1997), если указанное определение не противоречит любому другому раскрытию или определению, использующемуся в настоящем изобретении, или оно не делает неопределенным или недействительным любое притязание, к которому относится это определение. В том случае, когда любое определение или применение, предусмотренное любым документом, включенным в настоящее изобретение в качестве ссылки, противоречит определению или применению, приведенному в настоящем изобретении, действует определение или применение, приведенное в настоящем изобретении.For a more precise definition of the terms used in the present invention, definitions are given below. Unless otherwise indicated, the following definitions apply to the present description. If a term is used in the present invention but is not specifically defined in the present invention, then the definition given in the IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2nd Ed (1997) may be used, unless such definition conflicts with any other disclosure or definition used herein. invention, or it does not render indefinite or invalidate any claim to which this definition relates. To the extent that any definition or use provided by any document incorporated herein by reference conflicts with the definition or use provided herein, the definition or use provided herein shall govern.
В настоящем изобретении признаки объекта описаны так, чтобы в конкретных вариантах осуществления можно предусмотреть комбинацию разных признаков. Для каждого варианта осуществления и каждого признака, раскрытого в настоящем изобретении, все комбинации, которые не оказывают неблагоприятного влияния на чертежи, композиции, способы или технологии, описанные в настоящем изобретении, входят в объем настоящего изобретения и они могут быть взаимозаменяемыми при наличии или отсутствии явного описания конкретной комбинации. Соответственно, если явно не указано иное, любой вариант осуществления или признак, раскрытый в настоящем изобретении, можно объединить для описания предлагаемых в настоящем изобретении чертежей, композиций, способов или технологий, согласующихся с настоящим изобретением.In the present invention, the features of an object are described so that a combination of different features can be provided for in particular embodiments. For each embodiment and each feature disclosed in the present invention, all combinations that do not adversely affect the drawings, compositions, methods or technologies described in the present invention are within the scope of the present invention and they can be interchanged with or without explicit descriptions of a specific combination. Accordingly, unless expressly stated otherwise, any embodiment or feature disclosed in the present invention may be combined to describe the drawings, compositions, methods, or techniques of the present invention consistent with the present invention.
Хотя композиции и способы описаны в настоящем изобретении с использованием терминов "включающие" различные компоненты или стадии, композиции и способы также могут "состоять в основном из" или "состоять из" различных компонентов или стадий, если не указано иное.Although compositions and methods are described herein using the terms "comprising" various components or steps, compositions and methods may also "consist essentially of" or "consist of" various components or steps, unless otherwise indicated.
Предполагается, что термины в единственном числе включают и термины во множественном числе, например, по меньшей мере один, если не указано иное.Singular terms are intended to include plural terms, such as at least one, unless otherwise noted.
Обычно группы элементов указаны с использованием схемы нумерации, приведенной в варианте Периодической системы элементов, приведенном в публикации Chemical and Engineering News, 63(5), 27, 1985. В некоторых случаях группа элементов может быть указана с использованием обычного названия, присвоенного группе; например, щелочные металлы для элементов группы 1, щелочноземельные металлы для элементов группы 2 и т.п.Typically, groups of elements are indicated using the numbering scheme given in the variation of the Periodic Table of the Elements given in Chemical and Engineering News, 63(5), 27, 1985. In some cases, a group of elements may be indicated using the common name assigned to the group; for example, alkali metals for group 1 elements, alkaline earth metals for group 2 elements, and the like.
Хотя при практическом осуществлении или тестировании настоящего изобретения можно использовать любые методики и материалы, аналогичные описанным в настоящем изобретении или эквивалентные им, в настоящем изобретении описаны типичные методики и материалы.While any techniques and materials similar to or equivalent to those described herein may be used in the practice or testing of the present invention, exemplary techniques and materials are described in the present invention.
Все публикации и патенты, отмеченные в настоящем изобретении, включены в настоящее изобретение в качестве ссылки для описания и раскрытия, например, концепции и методологии, которые описаны в публикациях, которые можно использовать в связи с описанным настоящим изобретением.All publications and patents noted in the present invention are incorporated into the present invention by reference to describe and disclose, for example, the concepts and methodologies that are described in publications that can be used in connection with the described present invention.
В настоящем изобретении раскрыты несколько типов диапазонов. Если раскрыт и заявлен диапазон любого типа, подразумевается, что раскрыто и заявлено каждое возможное число, которое обоснованно входит в такой диапазон, включая граничные точки диапазона, а также входящие в него любые поддиапазоны и комбинации поддиапазонов. В качестве типичного примера отметим, что БЭТ-поверхность (удельная поверхность, определяемая по методике Брунауэра-Эммета-Теллера) частиц диоксида кремния может находиться в некоторых диапазонах в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. При указании на то, что БЭТ-поверхность находится в диапазоне от примерно 20 до примерно 100 м2/г, подразумевается, что поверхностью может быть любая поверхность в этом диапазоне и, например, может равняться примерно 20, примерно 30, примерно 40, примерно 50, примерно 60, примерно 70, примерно 80, примерно 90 или примерно 100 м2/г.Several types of ranges are disclosed in the present invention. If a range of any type is disclosed and claimed, every possible number that is reasonably within such range is disclosed and claimed, including the end points of the range, as well as any subranges and combinations of subranges contained therein. As a typical example, note that the BET surface area (specific surface area determined by the Brunauer-Emmett-Teller method) of silica particles can be in certain ranges in various embodiments of the present invention. By indicating that the BET surface is in the range of from about 20 to about 100 m 2 /g, it is understood that the surface can be any surface in this range and, for example, can be equal to about 20, about 30, about 40, about 50, about 60, about 70, about 80, about 90 or about 100 m 2 /g.
Кроме того, поверхность может находиться в любом диапазоне от примерно 20 до примерно 100 м2/г (например, от примерно 45 до примерно 85 м2/г) и это также включает любую комбинацию диапазонов от примерно 20 до примерно 100 м2/г (например, поверхность может находиться в диапазоне от примерно 20 до примерно 50 м2/г или от примерно 70 до примерно 90 м2/г). Аналогичным образом, все другие диапазоны, раскрытые в настоящем изобретении, следует интерпретировать таким же образом, как в этом примере.In addition, the surface can be in any range from about 20 to about 100 m 2 /g (for example, from about 45 to about 85 m 2 /g) and this also includes any combination of ranges from about 20 to about 100 m 2 /g (for example, the surface may range from about 20 to about 50 m 2 /g, or from about 70 to about 90 m 2 /g). Similarly, all other ranges disclosed in the present invention should be interpreted in the same way as in this example.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
В настоящем изобретении в целом раскрыты сферические частицы диоксида кремния, которые могут отличаться (i) медианным размером частиц d50, большим или равным примерно 6 мкм, (ii) значением отношения (d90-d10)/d50, находящимся в диапазоне от примерно 1,1 до примерно 2,4, (iii) значением ИРД при содержании, составляющем 20 мас. %, находящимся в диапазоне от примерно 40 до примерно 200, и (iv) коэффициентом сферичности (S80), большим или равным примерно 0,9. В настоящем изобретении также раскрыты способы получения этих сферических частиц диоксида кремния и композиции для ухода за зубами, содержащие сферические частицы.The present invention generally discloses spherical silica particles that can be characterized by (i) a median particle size d50 greater than or equal to about 6 microns, (ii) a (d90-d10)/d50 ratio ranging from about 1.1 up to about 2.4, (iii) the value of IRD at a content of 20 wt. % ranging from about 40 to about 200, and (iv) a sphericity coefficient (S 80 ) greater than or equal to about 0.9. The present invention also discloses methods for producing these spherical silica particles and dentifrice compositions containing spherical particles.
СФЕРИЧЕСКИЕ ЧАСТИЦЫ ДИОКСИДА КРЕМНИЯSPHERICAL SILICON DIOXIDE PARTICLES
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения сферические частицы диоксида кремния, обеспечивающие улучшенные характеристики ИРД, могут обладать следующими характеристиками: (i) медианным размером частиц d50, большим или равным примерно 6 мкм, (ii) значением отношения (d90-d10)/d50, находящимся в диапазоне от примерно 1,1 до примерно 2,4, (iii) значением ИРД при содержании, составляющем 20 мас. %, находящимся в диапазоне от примерно 40 до примерно 200, и (iv) коэффициентом сферичности (S80), большим или равным примерно 0,9. В других вариантах осуществления такие частицы диоксида кремния предлагаемые в настоящем изобретении, также могут обладать любой из характеристик или любым из свойств, приведенных ниже, и в любой их комбинации.According to embodiments of the present invention, spherical silica particles providing improved IRD performance may have the following characteristics: (i) a median particle size d50 greater than or equal to about 6 microns, (ii) a (d90-d10)/d50 ratio value in the range from about 1.1 to about 2.4, (iii) the value of IRD at a content of 20 wt. % ranging from about 40 to about 200, and (iv) a sphericity coefficient (S 80 ) greater than or equal to about 0.9. In other embodiments, such silica particles of the present invention may also have any of the characteristics or any of the properties below, and any combination thereof.
В одном варианте осуществления сферические частицы диоксида кремния могут обладать сравнительно большим средним размером частиц. Медианный размер частиц (d50) и/или средний размер частиц (усредненный) часто может находиться в диапазоне от примерно 6 до примерно 30, в предпочтительном варианте осуществления от примерно 6 до примерно 25, в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 6 до примерно 20, в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 7 до примерно 25, в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 7 до примерно 20 и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 7 до примерно 18 мкм. В другом варианте осуществления медианный размер частиц (d50) и/или средний размер частиц (усредненный) может находиться в диапазоне от примерно 8 до примерно 25, в предпочтительном варианте осуществления от примерно 8 до примерно 20, в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 8 до примерно 18 и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 8 до примерно 15 мкм. Другие подходящие диапазоны для среднего и медианного размеров частиц очевидны из настоящего описания.In one embodiment, the spherical silica particles may have a relatively large average particle size. The median particle size (d50) and/or average particle size (average) can often range from about 6 to about 30, in a preferred embodiment from about 6 to about 25, in a more preferred embodiment from about 6 to about 20, in a more preferred embodiment, from about 7 to about 25, in a more preferred embodiment, from about 7 to about 20, and in a more preferred embodiment, from about 7 to about 18 microns. In another embodiment, the median particle size (d50) and/or average particle size (average) may range from about 8 to about 25, in a preferred embodiment from about 8 to about 20, in a more preferred embodiment from about 8 to about 18, and in a more preferred embodiment, from about 8 to about 15 microns. Other suitable ranges for mean and median particle sizes will be apparent from the present disclosure.
Сферические частицы диоксида кремния также могут обладать очень узким распределением частиц по размерам, которое можно количественно описать с помощью значения отношения (d90-d10)/d50. Более низкое значение отношения указывает на более узкое распределение частиц по размерам, тогда как более высокое значение отношения указывает на более широкое распределение частиц по размерам. Сферические частицы, предлагаемые в настоящем изобретении, обычно могут отличаться значением отношения (d90-d10)/d50, находящимся в диапазоне от примерно 1,1 до примерно 2,4. В одном варианте осуществления значение отношения (d90-d10)/d50 может находиться в диапазоне от примерно 1,1 до примерно 2,2, тогда как в другом варианте осуществления значение отношения (d90-d10)/d50 может находиться в диапазоне от примерно 1,1 до примерно 2. Кроме того, в другом варианте осуществления значение отношения (d90-d10)/d50 может находиться в диапазоне от примерно 1,2 до примерно 2,4, тогда как в еще одном варианте осуществления значение отношения (d90-d10)/d50 может находиться в диапазоне от примерно 1,2 до примерно 2,2 и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 1,2 до примерно 2 Другие подходящие диапазоны для значения отношения (d90-d10)/d50 очевидны из настоящего описания.The spherical silica particles can also have a very narrow particle size distribution, which can be quantified using the ratio (d90-d10)/d50. A lower ratio value indicates a narrower particle size distribution, while a higher ratio value indicates a wider particle size distribution. The spherical particles of the present invention may typically have a (d90-d10)/d50 ratio ranging from about 1.1 to about 2.4. In one embodiment, the value of the ratio (d90-d10)/d50 may range from about 1.1 to about 2.2, while in another embodiment the value of the ratio (d90-d10)/d50 may range from about 1 .1 to about 2. In addition, in another embodiment, the value of the ratio (d90-d10)/d50 may be in the range from about 1.2 to about 2.4, while in another embodiment, the value of the ratio (d90-d10 )/d50 may range from about 1.2 to about 2.2, and in a more preferred embodiment, from about 1.2 to about 2. Other suitable ranges for the value of the ratio (d90-d10)/d50 are apparent from the present description.
Испытание на степень истирания радиоактивного дентина (ИРД) обычно проводят для подтверждения того, что композиция для ухода для зубами, например, зубная паста, безопасна для использования потребителем, причем верхнее предельное значение в этом испытании установлено равным 250. Приведенные в настоящем изобретении результаты неожиданно показывают, что для сферических частиц диоксида кремния, предлагаемых в настоящем изобретении, значение ИРД обычно уменьшается с увеличением медианного размера частиц (d50) и/или среднего размера частиц (усредненного). В одном варианте осуществления настоящего изобретения сферические частицы диоксида кремния могут отличаться значением ИРД при содержании, составляющем 20 мас. %, находящимся в диапазоне от примерно 40 до примерно 200 и в другом варианте осуществления от примерно 50 до примерно 190. Другие иллюстративные и неограничивающие примеры диапазонов для значений ИРД при содержании, составляющем 20 мас. %, могут включать диапазон от примерно 70 до примерно 200, в предпочтительном варианте осуществления от примерно 70 до примерно 170, в предпочтительном варианте осуществления от примерно 85 до примерно 180 и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 100 до примерно 160. Другие подходящие диапазоны для значения ИРД очевидны из настоящего описания.The Radioactive Dentin Abrasion Test (RAT) is typically performed to confirm that a dentifrice composition, such as toothpaste, is safe for consumer use, with an upper limit of 250 in this test. The results of the present invention surprisingly show that for the spherical silica particles of the present invention, the RDI generally decreases with increasing median particle size (d50) and/or average particle size (averaged). In one embodiment of the present invention, the spherical particles of silicon dioxide may differ in the value of IRD at a content of 20 wt. %, ranging from about 40 to about 200, and in another embodiment, from about 50 to about 190. Other illustrative and non-limiting examples of ranges for RDI values at a content of 20 wt. % may include a range of from about 70 to about 200, in a preferred embodiment from about 70 to about 170, in a preferred embodiment from about 85 to about 180, and in a more preferred embodiment from about 100 to about 160. Other suitable ranges for the RDI values are obvious from the present description.
Сферичность сферических частицы диоксида кремния можно количественно определить с помощью коэффициента сферичности (S80), который обычно больше или равен примерно 0,85, в предпочтительном варианте осуществления больше или равен примерно 0,88 и в более предпочтительном варианте осуществления больше или равен примерно 0,9. Коэффициент сферичности (S80) определяют следующим образом. Полученное с помощью СЭМ (сканирующий электронный микроскоп) изображение частицы диоксида кремния, которое является типичным для образца частицы диоксида кремния, увеличивают в 20000 раз и передают в программное обеспечения для обработки фотоизображений и обводят контур каждой частицы (двумерно). При проведении этого анализа частицы, которые расположены близко друг к другу, но не соединены друг с другом, считаются отдельными частицами. Затем обведенные частицы закрашивают и изображение передают в программное обеспечения для характеризации частиц (например, IMAGE-PRO PLUS, выпускающееся фирмой Media Cybernetics, Inc., Bethesda, Md.), с помощью которого можно определить периметр и площадь частиц. Затем можно определить сферичность частиц по уравнению, сферичность = (периметр) / (4π×площадь), где периметр представляет собой периметр, определенный с помощью программного обеспечения по обведенному контуру частиц, и где площадь представляет собой площадь, определенную с помощью программного обеспечения внутри обведенного периметра частиц.The sphericity of the spherical silica particles can be quantified by the sphericity factor (S 80 ), which is typically greater than or equal to about 0.85, in a preferred embodiment greater than or equal to about 0.88, and in a more preferred embodiment greater than or equal to about 0, 9. The sphericity coefficient (S 80 ) is determined as follows. The SEM (Scanning Electron Microscope) image of a silica particle, which is typical of a sample of a silica particle, is magnified by 20,000 times and transferred to an image processing software and outlines each particle (two-dimensionally). In this analysis, particles that are close to each other, but not connected to each other, are considered separate particles. The circled particles are then filled in and the image is passed to particle characterization software (eg, IMAGE-PRO PLUS, available from Media Cybernetics, Inc., Bethesda, Md.), which can determine particle perimeter and area. The sphericity of the particles can then be determined from the equation, sphericity = (perimeter) / (4π×area), where perimeter is the software-defined perimeter of the traced particle outline, and where area is the software-defined area inside the traced particle perimeter.
Оценку сферичности проводят для каждой частицы, которая целиком находится на полученном с помощью СЭМ изображения. Затем эти значения сортируют и наименьшие значения, составляющие 20% этих значений отбрасывают. Оставшиеся 80% этих значений усредняют и получают коэффициент сферичности (S80). Дополнительная информация, касающаяся сферичности, приведена в патентах U.S. №№8945517 и 8609068, во всей их полноте включенных в настоящее изобретение в качестве ссылки.The sphericity evaluation is carried out for each particle that is entirely located in the SEM image. These values are then sorted and the smallest values that make up 20% of these values are discarded. The remaining 80% of these values are averaged and the sphericity coefficient (S 80 ) is obtained. Additional information regarding sphericity is provided in US Pat. Nos. 8,945,517 and 8,609,068, incorporated herein by reference in their entirety.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения сферические частицы диоксида кремния могут обладать коэффициентом сферичности (S80), большим или равным примерно 0,85, в другом варианте осуществления большим или равным до примерно 0,88 и в более предпочтительном варианте осуществления большим или равным примерно 0,9. Кроме того, в другом варианте осуществления сферические частицы диоксида кремния могут отличаться коэффициентом сферичности (S80), большим или равным примерно 0,92, и в еще одном варианте осуществления частицы диоксида кремния могут отличаться коэффициентом сферичности (S80), большим или равным примерно 0,94. Для специалиста в данной области техники должно быть очевидно, что 3-мерная сфера (или 2-мерный круг) обладает коэффициентом сферичности (S80), равным 1.In one embodiment of the present invention, the spherical silica particles may have a sphericity coefficient (S 80 ) greater than or equal to about 0.85, in another embodiment greater than or equal to up to about 0.88, and in a more preferred embodiment greater than or equal to about 0 ,9. In addition, in another embodiment, the spherical silica particles may have a sphericity factor (S 80 ) greater than or equal to about 0.92, and in another embodiment, the silica particles may have a sphericity factor (S 80 ) greater than or equal to about 0.94. It should be obvious to one skilled in the art that a 3-dimensional sphere (or 2-dimensional circle) has a sphericity factor (S 80 ) of 1.
Сферические частицы диоксида кремния могут обладать любой подходящей площадью поверхности, обычно БЭТ-поверхностью, находящейся в диапазоне от примерно 10 до примерно 200 м2/г. БЭТ-поверхность часто может находиться в диапазоне от примерно 20 до примерно 200, в предпочтительном варианте осуществления от примерно 20 до примерно 180 и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 20 до примерно 160 м2/г. В других вариантах осуществления БЭТ-поверхность может находиться в диапазоне от примерно 20 до примерно 130, в предпочтительном варианте осуществления от примерно 20 до примерно 100, в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 30 до примерно 180, в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 30 до примерно 160, в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 30 до примерно 100, в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 40 до примерно 180 и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 40 до примерно 80 м2/г. Другие подходящие диапазоны для БЭТ-поверхности очевидны из настоящего описания.The spherical silica particles may have any suitable surface area, typically a BET surface ranging from about 10 to about 200 m 2 /g. The BET surface can often range from about 20 to about 200, in a preferred embodiment from about 20 to about 180, and in a more preferred embodiment from about 20 to about 160 m 2 /g. In other embodiments, the BET surface may range from about 20 to about 130, in a preferred embodiment from about 20 to about 100, in a more preferred embodiment from about 30 to about 180, in a more preferred embodiment from about 30 to about 160, in a more preferred embodiment from about 30 to about 100, in a more preferred embodiment from about 40 to about 180, and in a more preferred embodiment from about 40 to about 80 m 2 /g. Other suitable ranges for the BET surface will be apparent from the present description.
Кроме того, сферические частицы диоксида кремния могут являться менее абразивными, на что указывает показатель абразивности по Айнлехнеру, находящийся в диапазоне от примерно 0,25 до примерно 8 мг потерь/100000 оборотов. Так, например, показатель абразивности по Айнлехнеру может находиться в диапазоне от примерно 0,5 до примерно 7; альтернативно, от примерно 0,5 до примерно 5 или, альтернативно, от примерно 0,75 до примерно 4 мг потерь/100000 оборотов. Другие подходящие диапазоны для показателя абразивности по Айнлехнеру очевидны из настоящего описания.In addition, the spherical silica particles may be less abrasive, as indicated by an Einlechner abrasion index ranging from about 0.25 to about 8 mg loss/100,000 revolutions. For example, the Einlechner abrasion index may range from about 0.5 to about 7; alternatively, from about 0.5 to about 5, or alternatively, from about 0.75 to about 4 mg loss/100,000 revolutions. Other suitable ranges for the Einlechner abrasion index will be apparent from the present disclosure.
В одном варианте осуществления сферические частицы диоксида кремния могут обладать насыпной плотностью после уплотнения, находящейся в диапазоне от примерно 25 до примерно 65 фунт/фут3, без ограничения только этим диапазоном. В другом варианте осуществления насыпная плотность после уплотнения может находиться в диапазоне от примерно 35 до примерно 60 фунт/фут3, в предпочтительном варианте осуществления от примерно 40 до примерно 65 фунт/фут3 и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 40 до примерно 60 фунт/фут3. В еще одном варианте осуществления насыпная плотность после уплотнения может находиться в диапазоне от примерно 35 до примерно 65 фунт/фут3. Другие подходящие диапазоны для насыпной плотности после уплотнения очевидны из настоящего описания.In one embodiment, the silica spherical particles may have a bulk density after compaction ranging from about 25 to about 65 lb/ft 3 , without being limited to this range. In another embodiment, the bulk density after compaction may be in the range of about 35 to about 60 lb/ft 3 , in a preferred embodiment, from about 40 to about 65 lb/ft 3 , and in a more preferred embodiment, from about 40 to about 60 lb /ft 3 . In yet another embodiment, the bulk density after compaction may be in the range of about 35 to about 65 lb/ft 3 . Other suitable ranges for bulk density after compaction will be apparent from the present disclosure.
Частицы диоксида кремния обычно могут обладать маслоемкостью, находящейся в диапазоне от примерно 30 до примерно 115 см3/100 г, в предпочтительном варианте осуществления от примерно 30 до примерно 90 см3/100 г и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 30 до примерно 80 см3/100 г. Дополнительно или альтернативно, сферические частицы диоксида кремния могут обладать сравнительно узким распределением частиц по размерам, при выраженном в мас. % количестве остатка на сите 325 меш (количество, оставшееся на сите 325 меш), обычно меньшим или равным примерно 1,2 мас. %. В некоторых вариантах осуществления количество остатка на сите 325 меш может быть меньшим или равным примерно 1 мас. %, в предпочтительном варианте осуществления меньшим или равным примерно 0,75 мас. %, в предпочтительном варианте осуществления меньшим или равным примерно 0,5 мас. % и в более предпочтительном варианте осуществления меньшим или равным 0,3 мас. %. Другие подходящие диапазоны для маслоемкости и количества остатка на сите 325 меш очевидны из настоящего описания.The silica particles can typically have an oil absorption ranging from about 30 to about 115 cm 3 /100 g, in a preferred embodiment from about 30 to about 90 cm 3 /100 g, and in a more preferred embodiment from about 30 to about 80 cm 3 /100, Additionally or alternatively, spherical particles of silicon dioxide may have a relatively narrow particle size distribution, when expressed in wt. % residue on a 325 mesh sieve (the amount remaining on a 325 mesh sieve), typically less than or equal to about 1.2 wt. %. In some embodiments, the amount of residue on a 325 mesh sieve may be less than or equal to about 1 wt. %, in the preferred embodiment, less than or equal to about 0.75 wt. %, in the preferred embodiment, less than or equal to about 0.5 wt. % and in a more preferred embodiment less than or equal to 0.3 wt. %. Other suitable ranges for oil absorption and 325 mesh residue will be apparent from the present disclosure.
В этих и других вариантах осуществления любые сферические частицы диоксида кремния могут быть аморфными, могут быть синтетическими или могут быть и аморфными, и синтетическими. Кроме того, в отдельных вариантах осуществления настоящего изобретения сферические частицы диоксида кремния могут включать, но не ограничиваться только ими, частицы осажденного диоксида кремния.In these and other embodiments, any spherical silica particles may be amorphous, may be synthetic, or may be both amorphous and synthetic. In addition, in certain embodiments of the present invention, the spherical silica particles may include, but are not limited to, precipitated silica particles.
Сферические частицы диоксида кремния также можно описать с помощью их показателя очистки от пленки (ПОП), которое является показателем чистящих характеристик композиции для ухода за зубами, содержащей частицы диоксида кремния. В одном варианте осуществления частицы диоксида кремния могут отличаться значением ПОП при содержании, составляющем 20 мас. %, находящимся в диапазоне от примерно 50 до примерно 110, в другом варианте осуществления от примерно 70 до примерно 110, в другом варианте осуществления от примерно 80 до примерно 110, в еще одном варианте осуществления от примерно 60 до примерно 100 и в еще одном варианте осуществления от примерно 70 до примерно 105. Значение отношения ПОП/ИРД (при содержании, составляющем 20 мас. %) в одном варианте осуществления часто может составлять от примерно 0,5:1 до примерно 1,3:1, в другом варианте осуществления от примерно 0,5:1 до примерно 1,2:1, в еще одном варианте осуществления от примерно 0,5:1 до примерно 1:1 и в еще одном варианте осуществления от примерно 0,5:1 до примерно 0,7:1.The spherical silica particles can also be described in terms of their Film Cleaning Index (FPR), which is a measure of the cleaning performance of a dentifrice composition containing silica particles. In one embodiment, the particles of silicon dioxide may differ in the value of the COP at a content of 20 wt. % ranging from about 50 to about 110, in another embodiment from about 70 to about 110, in another embodiment from about 80 to about 110, in another embodiment from about 60 to about 100, and in yet another embodiment implementation from about 70 to about 105. The value of the ratio POP/IRD (at a content of 20 wt.%) in one embodiment, can often be from about 0.5:1 to about 1.3:1, in another embodiment from about 0.5:1 to about 1.2:1, in another embodiment from about 0.5:1 to about 1:1, and in another embodiment from about 0.5:1 to about 0.7: 1.
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЧАСТИЦ ДИОКСИДА КРЕМНИЯMETHODS FOR OBTAINING SILICON DIOXIDE PARTICLES
Получение сферических частиц диоксида кремния, раскрытых в настоящем изобретении, не ограничивается использованием какой-либо определенной процедуры синтеза. Однако для обеспечения необходимой сферичности для получения сферических частиц диоксида кремния и/или силиката можно использовать петлевой реактор с непрерывной циркуляцией. Это способ и использующаяся в нем реакторная система (которая может включать петлю с непрерывной циркуляцией одной или большего количества трубок петлевого реактора) описаны в патентах U.S. №№8945517 и 8609068, во всей их полноте включенных в настоящее изобретение в качестве ссылки. Для улучшения сферичности частиц в общую методику и реакторную системы внесены изменения, описанные в настоящем изобретении.The preparation of the spherical silica particles disclosed in the present invention is not limited to the use of any particular synthetic procedure. However, to provide the necessary sphericity, a continuous loop reactor can be used to produce spherical silica and/or silicate particles. This method and the reactor system used therein (which may include a continuous circulation loop of one or more loop reactor tubes) are described in U.S. Nos. 8945517 and 8609068, incorporated herein by reference in their entirety. To improve the sphericity of the particles, the changes described in the present invention are made to the general procedure and reactor system.
Обычно методика с использованием петлевого реактора с непрерывной циркуляцией включает (а) непрерывную загрузку неорганической кислоты и силиката щелочного металла в петлевую зону реакции, содержащую поток жидкой среды (на основе воды), в которой по меньшей мере часть неорганической кислоты и силиката щелочного металла вступают в реакцию с получением кремнийоксидного продукта (например, частиц диоксида кремния) в жидкой среде, содержащейся в петлевой зоне реакции; (b) непрерывную рециркуляцию жидкой среды через петлевую зону реакции; и (с) непрерывную выгрузку из петлевой зоны реакции части жидкой среды, содержащей кремнийоксидный продукт. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения стадии (а)-(с) проводят одновременно.Typically, a continuous loop reactor technique comprises (a) continuously feeding the inorganic acid and alkali metal silicate into a loop reaction zone containing a liquid medium stream (water-based) in which at least a portion of the inorganic acid and alkali metal silicate enter into reacting to produce a silica product (eg silica particles) in a liquid medium contained in the loop reaction zone; (b) continuously recirculating the liquid medium through the loop reaction zone; and (c) continuously discharging from the loop reaction zone a portion of the liquid medium containing the silica product. In preferred embodiments of the present invention, steps (a)-(c) are carried out simultaneously.
Обычно, хотя это не является необходимым, положения загрузки неорганической кислоты и силиката щелочного металла в петлевую зоны реакции являются разными и полная объемная скорость загрузки кислоты и силиката пропорциональна скорости выгрузки жидкой среды, содержащей кремнийоксидный продукт, и часто равна ей. Все или в основном все содержимое (более 95 мас. %) петлевой зоны реакции рециркулируют. Жидкую среду, например, можно рециркулировать через петлевую зону реакции при скорости, находящейся в диапазоне от примерно 50 об.%/мин (скорость рециркуляции (в минуту) соответствует половине полного объема жидкой среды, содержащейся в петлевой зоне реакции) до примерно 1000 об.%/мин (скорость рециркуляции (в минуту) соответствует 10 полным объемам жидкой среды, содержащейся в петлевой зоне реакции) или от примерно 75 до примерно 500 об.%/мин. Типичные и неограничивающие диапазоны для объемной скорости рециркуляции жидкой среды через петлевую зону реакции в одном варианте осуществления включают диапазон от примерно 15 до примерно 150 л/мин и в другом варианте осуществления от примерно 60 до примерно 100 л/мин.Typically, although not necessary, the feed positions of the inorganic acid and alkali metal silicate into the loop reaction zone are different, and the total volumetric feed rate of the acid and silicate is proportional to, and often equal to, the discharge rate of the liquid medium containing the silica product. All or substantially all of the content (greater than 95% by weight) of the loop reaction zone is recycled. The liquid medium may, for example, be recirculated through the loop reaction zone at a rate ranging from about 50% rpm (the recirculation rate (per minute) corresponds to half the total volume of liquid medium contained in the loop reaction zone) to about 1000 rpm. %/min (recirculation rate (per minute) corresponds to 10 total volumes of liquid medium contained in the loop reaction zone) or from about 75 to about 500 vol.%/min. Typical and non-limiting ranges for the volumetric rate of liquid medium recirculation through the loop reaction zone in one embodiment include the range from about 15 to about 150 L/min and in another embodiment from about 60 to about 100 L/min.
Петлевая зона реакции может включать петлю с непрерывной циркуляцией одной или большего количества трубок петлевого реактора. Так, например, способ можно провести в непрерывном режиме в содержащем одну петлю реакторе. Для рециркуляции жидкой среды через петлевую зону реакции можно использовать любой подходящий насос. Температуру жидкой среды, находящейся в петлевой зоне реакции можно регулировать с использованием любой подходящей методики или системы регулирования.The loop reaction zone may include a continuous circulation loop of one or more loop reactor tubes. For example, the process can be carried out continuously in a single loop reactor. Any suitable pump may be used to recirculate the liquid medium through the loop reaction zone. The temperature of the liquid medium in the loop reaction zone can be controlled using any suitable technique or control system.
В одном варианте осуществления силикат щелочного металла может включать силикат натрия и неорганическая кислота может включать серную кислоту, хлористоводородную кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту или их комбинацию. В другом варианте осуществления силикат щелочного металла может включать силикат натрия и неорганическая кислота может включать кислый раствор сульфата алюминия. В этих и других вариантах осуществления полученный кремнийоксидный продукт может включать осажденный диоксид кремния или осажденный алюмосиликат натрия. Значение рН жидкой среды, которую рециркулируют через петлевую зону реакции, может находиться в диапазоне от примерно 2,5 до примерно 10, однако чаще находится в диапазоне от примерно 6 до примерно 10, в предпочтительном варианте осуществления от примерно 6,5 до примерно 8,5 и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 7 до примерно 8.In one embodiment, the alkali metal silicate may include sodium silicate and the inorganic acid may include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, or a combination thereof. In another embodiment, the alkali metal silicate may include sodium silicate and the inorganic acid may include an acidic solution of aluminum sulfate. In these and other embodiments, the resulting silica product may include precipitated silica or precipitated sodium aluminosilicate. The pH of the liquid medium that is recycled through the loop reaction zone can range from about 2.5 to about 10, but is more commonly in the range from about 6 to about 10, in the preferred embodiment from about 6.5 to about 8, 5, and in a more preferred embodiment, from about 7 to about 8.
Для обеспечения улучшенной сферичности способ с использованием петлевого реактора с непрерывной циркуляцией, предназначенный для получения кремнийоксидного продукта, можно привести при условиях приложения небольшого сдвигового усилия или без приложения сдвигового усилия. Так, например, для обеспечения работы при небольшом сдвиговом усилии или без сдвигового усилия можно удалить находящееся в перемешивающем устройстве петлевого реактора сито статора. Альтернативно, для обеспечения работы при небольшом сдвиговом усилии или без сдвигового усилия можно использовать сито статора с отверстиями большого размера (например, щели, круглые отверстия, квадратные отверстия и т.п.), чтобы находящееся в петлевой зоне реакции сито статора содержало отверстия, обладающие площадью поперечного сечения, равной более 3 мм2 (например, площадью поперечного сечения в одном варианте осуществления равной более 10 мм2, в другом варианте осуществления равной более 50 мм2, в еще одном варианте осуществления равной более 100 мм2, в еще одном варианте осуществления равной более 500 мм2 и т.п.). Кроме того, для уменьшения сдвигового усилия в петлевой зоне реакции выраженную в об/мин скорость перемешивания смесителя можно уменьшить до составляющей менее 3000 об/мин, в предпочтительном варианте осуществления до составляющей менее 2500 об/мин и в более предпочтительном варианте осуществления до составляющей менее 2000 об/мин. Кроме того, стадию рециркуляции способа, стадию (b), можно провести при сравнительно высокой температуре, часто находящейся в диапазоне от примерно 85 до примерно 100°С, в другом варианте осуществления от примерно 90 до примерно 100°С и в еще одном варианте осуществления от примерно 88 до примерно 98°С. Дополнительно или альтернативно, для обеспечения работы при небольшом сдвиговом усилии или без сдвигового усилия частота сдвига в петлевой зоне реакции может составлять в одном варианте осуществления менее 1000000 взаимодействий/мин, в другом варианте осуществления менее 750000 взаимодействий/мин, в еще одном варианте осуществления менее 500000 взаимодействий/мин и в еще одном варианте осуществления менее 250000 взаимодействий/мин. Частота сдвига определена, как количество взаимодействий между потоком из ротора со статором: об/мин×NR×NS, где об/мин обозначает количество оборотов в минуту смесителя/ротора, NR обозначает количество лезвий/зубцов ротора и NS обозначает количество дырок/щелей (отверстий) статора. Таким образом, использование содержащего 4 лезвия ротора и содержащего 10 крупных круглых отверстий статора и скорости, равной 2700 об/мин, означает 108000 взаимодействий/мин (небольшое сдвиговое усилие), тогда как использование содержащего 400 небольших отверстий статора означает 4320000 взаимодействий/мин (большое сдвиговое усилие).To provide improved sphericity, the continuous loop reactor process for producing the silica product can be run under low shear or no shear conditions. Thus, for example, the stator sieve located in the agitator of the loop reactor can be removed to ensure low or no shear operation. Alternatively, a stator screen with large holes (e.g., slots, round holes, square holes, etc.) can be used to provide low or no shear operation so that the stator screen located in the looped reaction zone has holes having a cross-sectional area equal to more than 3 mm 2 (for example, a cross-sectional area in one embodiment equal to more than 10 mm 2 in another embodiment equal to more than 50 mm 2 in another embodiment equal to more than 100 mm 2 in another embodiment implementation equal to more than 500 mm 2 , etc.). In addition, to reduce shear in the loop reaction zone, the mixing rpm of the mixer can be reduced to less than 3000 rpm, in the preferred embodiment, to less than 2500 rpm, and in the more preferred embodiment, to less than 2000 rpm. rpm In addition, the recycling step of the process, step (b), can be carried out at a relatively high temperature, often in the range of about 85 to about 100°C, in another embodiment, from about 90 to about 100°C, and in yet another embodiment from about 88 to about 98°C. Additionally or alternatively, to provide low or no shear operation, the shear frequency in the loop reaction zone may be less than 1,000,000 interactions/min in one embodiment, less than 750,000 interactions/min in another embodiment, less than 500,000 in another embodiment. interactions/min, and in yet another embodiment, less than 250,000 interactions/min. The shear frequency is defined as the number of interactions between the flow from the rotor to the stator: RPM×N R ×N S , where RPM denotes the number of revolutions per minute of the mixer/rotor, N R denotes the number of rotor blades/teeth, and N S denotes the number holes / slots (holes) of the stator. Thus, using a 4-bladed rotor with 10 large round stator holes and a speed of 2700 rpm means 108,000 interactions/min (small shear), while using a 400 small stator holes means 4,320,000 interactions/min (large shear). shear force).
Для обеспечения применимости в конечном средстве для ухода за зубами и в других случаях после выгрузки частиц диоксида кремния из петлевой зоны реакции их значение рН часто можно регулировать до находящегося диапазоне от примерно 5 до примерно 8,5, и в некоторых случаях в предпочтительном варианте осуществления от примерно 5,5 до примерно 8 объекте и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 5,5 до примерно 7,5, без ограничения только этими диапазонами.To ensure applicability in the final dentifrice and in other cases, after the silica particles are discharged from the loop reaction zone, their pH value can often be adjusted to be in the range of from about 5 to about 8.5, and in some cases in the preferred embodiment from about 5.5 to about 8 object, and in a more preferred embodiment, from about 5.5 to about 7.5, without being limited to these ranges.
Способы, раскрытые в настоящем изобретении, необязательно могут дополнительно включать проводимые после стадии регулирования значения рН стадию фильтрования для выделения частиц диоксида кремния, стадию промывки для промывки частиц диоксида кремния, стадию сушки (например, распылительной сушки) для сушки частиц диоксида кремния или любую комбинацию стадий фильтрования, промывки и сушки, и их проводят в любом подходящем порядке.The methods disclosed herein may optionally further include, following the pH adjustment step, a filtration step to isolate the silica particles, a washing step to wash the silica particles, a drying step (e.g., spray drying) to dry the silica particles, or any combination of steps. filtering, washing and drying, and they are carried out in any suitable order.
КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ УХОДА ЗА ЗУБАМИDENTAL CARE COMPOSITIONS
Сферические частицы диоксида кремния можно использовать в любой подходящей композиции и для любого подходящего случая конечного применения. Частицы диоксида кремния часто можно использовать в композициях для ухода за полостью рта, таких как композиция для ухода за зубами. Композиция для ухода за зубами может содержать любое подходящее количество частиц диоксида кремния, такое как составляющее от примерно 0,5 до примерно 50 мас. %, в предпочтительном варианте осуществления от примерно 1 до примерно 50 мас. %, в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 5 до примерно 35 мас. %, в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 10 до примерно 40 мас. % и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 10 до примерно 30 мас. % сферических частицы диоксида кремния. Эти выраженные в мас. % количества приведены в пересчете на полную массу композиции для ухода за зубами.The spherical silica particles can be used in any suitable composition and for any suitable end use. Silica particles can often be used in oral care compositions such as a dentifrice composition. The dentifrice composition may contain any suitable amount of silica particles, such as from about 0.5 to about 50 wt. %, in the preferred embodiment, from about 1 to about 50 wt. %, in a more preferred embodiment, from about 5 to about 35 wt. %, in a more preferred embodiment, from about 10 to about 40 wt. % and in a more preferred embodiment, from about 10 to about 30 wt. % spherical silica particles. These expressed in wt. The % amounts are based on the total weight of the dentifrice composition.
Композиция для ухода за зубами за зубами может находиться в любой подходящей форме, например в виде жидкости, порошка или пасты. В дополнение к частицам диоксида кремния композиция для ухода за зубами может содержать другие ингредиенты или добавки, неограничивающие примеры которых включают влагоудерживающее средство, растворитель, связующее, терапевтическое средство, хелатный агент, загуститель, отличающийся от частиц диоксида кремния, поверхностно-активное вещество, абразивный материал, отличающийся от частиц диоксида кремния, подсластитель, краситель, вкусовой агент, консервант, и т.п., а также любую их комбинацию.The dentifrice composition may be in any suitable form, such as a liquid, powder, or paste. In addition to silica particles, the dentifrice composition may contain other ingredients or additives, non-limiting examples of which include a humectant, solvent, binder, therapeutic agent, chelating agent, thickener other than silica particles, surfactant, abrasive. , other than particles of silicon dioxide, sweetener, coloring agent, flavoring agent, preservative, etc., as well as any combination thereof.
Влагоудерживающие средства предназначены для придания средству для ухода за зубами консистенции или "подходящей для полости рта текстуры", а также для предотвращения высыхания средства для ухода за зубами. Подходящие влагоудерживающие средства включают полиэтиленгликоль (обладающий разными молекулярными массами), пропиленгликоль, глицерин, эритрит, ксилит, сорбит, маннит, лактит и гидрированные гидролизаты крахмала, и их смеси. В некоторых композициях влагоудерживающие средства содержатся в количестве, составляющем от примерно 20 до примерно 50 мас. % в пересчете на массу композиции для ухода за зубами.Moisture-retaining agents are intended to impart a consistency or "mouth-friendly texture" to the dentifrice and to prevent the dentifrice from drying out. Suitable humectants include polyethylene glycol (of various molecular weights), propylene glycol, glycerol, erythritol, xylitol, sorbitol, mannitol, lactitol, and hydrogenated starch hydrolysates, and mixtures thereof. In some compositions, humectants are contained in an amount of from about 20 to about 50 wt. % based on the weight of the dentifrice composition.
Растворитель может содержаться в композиции для ухода за зубами в любом подходящем количестве и растворитель обычно включает воду. Если используют воду, то предпочтительно, если она является деионизированной и не содержит примесей, и она может содержаться в средстве для ухода за зубами в количестве, составляющем от 5 примерно до 70 мас. % и в другом варианте осуществления от примерно 5 до примерно 35 мас. % в пересчете на массу композиции для ухода за зубами.The solvent may be present in the dentifrice composition in any suitable amount, and the solvent will typically include water. If water is used, it is preferably if it is deionized and free of impurities, and it can be contained in the dentifrice in an amount ranging from 5 to about 70 wt. % and in another embodiment, from about 5 to about 35 wt. % based on the weight of the dentifrice composition.
В композициях, предлагаемых в настоящем изобретении, также можно использовать терапевтические средства, например, для обеспечения предупреждения или лечения кариеса зубов, периодонтального заболевания и чувствительности к температуре. Подходящие терапевтические средства могут включать, но не ограничиваются только ими, источники фторида, такие как фторид натрия, монофторфосфат натрия, монофторфосфат калия, фторид олова(II), фторид калия, фторсиликат натрия, фторсиликат аммония и т.п.; конденсированные фосфаты, такие как тетранатрийпирофосфат, тетракалийпирофосфат, динатрийдигидропирофосфат, тринатриймоногидропирофосфат; триполифосфаты, гексаметафосфаты, триметафосфаты и пирофосфаты; противомикробные средства, такие как триклозан, бигуанидины, такие как алексидин, хлоргексидин и хлоргексидинглюконат; ферменты, такие как папаин, бромелин, глюкоамилаза, амилаза, декстраназа, мутаназа, липазы, пектиназа, танназа и протеазы; четвертичные аммониевые соединения, такие как бензалконийхлорид (БЗК), бензэтонийхлорид (БЗТ), цетилпиридинийхлорид (ЦПХ) и домифенбромид; соли металлов, такие как цитрат цинка, хлорид цинка и фторид олова(II); экстракт сангвинарии и сангвинарин; эфирные масла, такие как эвкалиптол, ментол, тимол и метилсалицилат; аминофториды; пероксиды и т.п. Терапевтические средства можно использовать в композициях для ухода за зубами по отдельности или в комбинации и в любом терапевтически безопасном и эффективном количестве или дозе.Therapeutic agents may also be used in the compositions of the present invention, for example to provide prevention or treatment of dental caries, periodontal disease and temperature sensitivity. Suitable therapeutic agents may include, but are not limited to, fluoride sources such as sodium fluoride, sodium monofluorophosphate, potassium monofluorophosphate, tin(II) fluoride, potassium fluoride, sodium fluorosilicate, ammonium fluorosilicate, and the like; condensed phosphates such as tetrasodium pyrophosphate, tetrapotassium pyrophosphate, disodium dihydrogen pyrophosphate, trisodium monohydrogen pyrophosphate; tripolyphosphates, hexametaphosphates, trimetaphosphates and pyrophosphates; antimicrobials such as triclosan, biguanidines such as alexidine, chlorhexidine and chlorhexidine gluconate; enzymes such as papain, bromelain, glucoamylase, amylase, dextranase, mutanase, lipases, pectinase, tannase and proteases; quaternary ammonium compounds such as benzalkonium chloride (BZK), benzethonium chloride (BZT), cetylpyridinium chloride (CPC) and domiphene bromide; metal salts such as zinc citrate, zinc chloride and tin(II) fluoride; sanguinaria extract and sanguinarine; essential oils such as eucalyptol, menthol, thymol and methyl salicylate; aminofluorides; peroxides, etc. The therapeutic agents may be used alone or in combination in dentifrice compositions and in any therapeutically safe and effective amount or dose.
Загущающие агенты применимы в композициях для ухода за зубами для обеспечения гелеобразной структуры, наличие которой стабилизирует зубную пасту и препятствует разделению фаз. Подходящие загущающие агенты включают кремнийоксидный загуститель; крахмал; смесь крахмала с глицерином; камеди, такие как камедь карайи (камедь стеркулии), трагакантовая камедь, гуммиарабик, камедь гхатти, камедь акации, ксантановая камедь, гуаровая камедь и целлюлозная камедь; алюмосиликат магния (вигум); каррагенан; альгинат натрия; агар-агар; пектин; желатин; соединения целлюлозы, такие как целлюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, гидроксиметилцеллюлоза, гидроксиметилкарбоксипропилцеллюлоза, метилцеллюлоза, этилцеллюлоза и сульфатная целлюлоза; природные и синтетические глины, такие как гекторитные глины; и их смеси. Типичные содержания загущающих агентов или связующих составляют вплоть до примерно 15 мас. % в пересчете на массу зубной пасты или композиции для ухода за зубами.Thickening agents are useful in dentifrice compositions to provide a gel-like structure, the presence of which stabilizes the toothpaste and prevents phase separation. Suitable thickening agents include silica thickener; starch; a mixture of starch and glycerin; gums such as karaya gum (sterculia gum), tragacanth gum, gum arabic, ghatti gum, acacia gum, xanthan gum, guar gum and cellulose gum; magnesium aluminum silicate (veegum); carrageenan; sodium alginate; agar-agar; pectin; gelatin; cellulose compounds such as cellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxymethylcarboxypropylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose and sulfate cellulose; natural and synthetic clays such as hectorite clays; and their mixtures. Typical contents of thickening agents or binders are up to about 15 wt. % based on the weight of the toothpaste or dentifrice composition.
Кремнийоксидные загустители, пригодные для применения в композиции зубной пасты, в качестве неограничивающего примера включают, например, аморфный осажденный диоксид кремния, такой как диоксид кремния ZEODENT 165. Другие неограничивающие примеры кремнийоксидных загустителей включают кремнийоксидные продукты ZEODENT 153, 163 и/или 167, и ZEOFREE 177 и/или 265, все они выпускаются фирмой J.М. Huber Corporation.Silica thickeners suitable for use in a toothpaste formulation include, for example, amorphous precipitated silica such as ZEODENT 165 silica. 177 and/or 265, all manufactured by J.M. Huber Corporation.
Для получения композиций, которые являются более косметически приемлемыми, в композициях для ухода за зубами, предлагаемых в настоящем изобретении, можно использовать поверхностно-активные вещества. Предпочтительно, если поверхностно-активное вещество представляет собой моющее средство, которое придает композиции моющую и пенообразующую способность. Подходящими поверхностно-активными веществами являются использующиеся в безопасных и эффективных количествах анионогенные, катионогенные, неионогенные, цвиттерионные, амфотерные и бетаиновые поверхностно-активные вещества, такие как лаурилсульфат натрия, додецилбензолсульфонат натрия, лауроилсаркозинаты, миристоилсаркозинаты, пальмитоилсаркозинаты, стеароилсаркозинаты и олеоилсаркозинаты щелочных металлов или аммония, полиоксиэтиленсорбитанмоностеарат, изостеарат и лаурат, лаурилсульфоацетат натрия, N-лауроилсаркозин, соли N-лауроила, N-миристоила или N-пальмитоилсаркозина с натрием, калием и этаноламином, продукты конденсации полиэтиленоксида и алкилфенолов, кокоамидопропилбетаин, лаурамидопропилбетаин, пальмитилбетаин и т.п. Предпочтительным поверхностно-активным веществом является лаурилсульфат натрия. Поверхностно-активное вещество обычно содержится в композициях, предлагаемых в настоящем изобретении, в количестве, составляющем от примерно 0,1 до примерно 15 мас. %, в предпочтительном варианте осуществления от примерно 0,3 до примерно 5 мас. % и в более предпочтительном варианте осуществления от примерно 0,3 до примерно 2,5 мас. %).Surfactants can be used in the dentifrice compositions of the present invention to provide compositions that are more cosmetically acceptable. Preferably, the surfactant is a detergent which imparts detergent and foaming power to the composition. Suitable surfactants are anionic, cationic, nonionic, zwitterionic, amphoteric, and betaine surfactants used in safe and effective amounts, such as sodium lauryl sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, lauroyl sarcosinates, myristoyl sarcosinates, palmitoyl sarcosinates, stearoyl sarcosinates, and oleoyl sarcosine. are you alkali metal or ammonium, polyoxyethylene sorbitan monostearate, isostearate and laurate, sodium lauryl sulfoacetate, N-lauroylsarcosine, salts of N-lauroyl, N-myristoyl or N-palmitoylsarcosine with sodium, potassium and ethanolamine, condensation products of polyethylene oxide and alkylphenols, cocoamidopropyl betaine, lauramidopropyl betaine, palmityl betaine, etc. The preferred surfactant is sodium lauryl sulfate. Surfactant is usually contained in the compositions proposed in the present invention, in an amount of from about 0.1 to about 15 wt. %, in the preferred embodiment, from about 0.3 to about 5 wt. % and in a more preferred embodiment, from about 0.3 to about 2.5 wt. %).
Частицы диоксида кремния, предлагаемые в настоящем изобретении, можно использовать в композиции для ухода за зубами по отдельности в качестве абразивного материала или в качестве добавки или совместного абразивного материала вместе с другими абразивными материалами, описанными в настоящем изобретении, или известными в данной области техники. Так, в композициях для ухода за зубами, предлагаемых в настоящем изобретении, может содержаться любое количество абразивных добавок обычных типов. Другие такие абразивные частицы включают, например, осажденный карбонат кальция (ОКК), измельченный карбонат кальция (ИКК), мел, бентонит, дикальцийфосфат или его дигидраты, силикагель (сам по себе и обладающий любой структурой), осажденный диоксид кремния, аморфный осажденный диоксид кремния (сам по себе, а также обладающий любой структурой), перлит, диоксид титана, дикальцийфосфат, пирофосфат кальция, оксид алюминия, гидратированный оксид алюминия, прокаленный оксид алюминия, силикат алюминия, нерастворимый метафосфат натрия, нерастворимый метафосфат калия, нерастворимый карбонат магния, силикат циркония, измельченные термореактивные смолы и другие подходящие абразивные материалы. Такие материалы можно включить в композиции для ухода за зубами с целью регулирования полирующих характеристик целевой композиции.The silica particles of the present invention may be used in a dentifrice composition alone as an abrasive, or as an additive or co-abrasive with other abrasives as described herein or known in the art. Thus, the dentifrice compositions of the present invention may contain any amount of conventional types of abrasive additives. Other such abrasive particles include, for example, precipitated calcium carbonate (PCC), ground calcium carbonate (PCC), chalk, bentonite, dicalcium phosphate or dihydrates thereof, silica gel (by itself and having any structure), precipitated silica, amorphous precipitated silica. (by itself or any structure), perlite, titanium dioxide, dicalcium phosphate, calcium pyrophosphate, alumina, hydrated alumina, calcined alumina, aluminum silicate, insoluble sodium metaphosphate, insoluble potassium metaphosphate, insoluble magnesium carbonate, zirconium silicate , crushed thermosetting resins and other suitable abrasive materials. Such materials can be included in dentifrice compositions to control the polishing characteristics of the target composition.
Для придания продукту приятного вкуса в композицию для ухода за зубами (например, зубную пасту) можно добавить подсластители. Подходящие подсластители включают сахарин (в виде натриевой, калиевой или кальциевой соли сахарина), цикламат (в виде натриевой, калиевой или кальциевой соли), ацесульфам-К, тауматин, неогесперидиндигидрохалькон, аммонизированный глицирризин, декстрозу, левулозу, сахарозу, маннозу и глюкозу.Sweeteners can be added to the dentifrice composition (eg, toothpaste) to impart a pleasant taste to the product. Suitable sweeteners include saccharin (as the sodium, potassium, or calcium salt of saccharin), cyclamate (as the sodium, potassium, or calcium salt), acesulfame-K, thaumatin, neohesperidine dihydrochalcone, ammoniated glycyrrhizin, dextrose, levulose, sucrose, mannose, and glucose.
Для улучшения эстетической привлекательности продукта можно добавить красители. Подходящие красители включают, но не ограничиваются только ими, такие красители, которые утверждены соответствующими регулирующими органами, такими как FDA (Управление по надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов), и перечисленные в Европейских руководствах для пищевых продуктов и медикаментов, и они включают пигменты, такие как ТЮ2, и красители, такие как красители, соответствующие FD&C (Федеральный закон о пищевых продуктах, медикаментах и косметических продуктах) и D&C (закон о медикаментах и косметических продуктах).Dyes can be added to improve the aesthetic appeal of the product. Suitable colorants include, but are not limited to, those approved by the relevant regulatory authorities such as the FDA (Food and Drug Administration) and listed in the European Food and Drug Guidelines, and these include pigments, such as TiO2, and dyes such as FD&C (Federal Food, Drug, and Cosmetic Act) and D&C (Drug and Cosmetic Act) dyes.
В композиции для ухода за зубами также можно добавить вкусовые агенты. Подходящие вкусовые агенты включают, но не ограничиваются только ими, винтергреновое масло, масло мяты перечной, мятное масло, масло сассафраса и гвоздичное масло, корицу, анетол, ментол, тимол, эвгенол, эвкалиптол, лимон, апельсин и другие подобные пищевые ароматизаторы, предназначенные для придания фруктовых нот, пряных нот и т.п. Эти вкусовые агенты обычно содержат смесь альдегидов, кетонов, сложных эфиров, фенолов, кислот и алифатических, ароматических и других спиртов.Flavoring agents can also be added to dentifrice compositions. Suitable flavoring agents include, but are not limited to, wintergreen oil, peppermint oil, peppermint oil, sassafras oil and clove oil, cinnamon, anethole, menthol, thymol, eugenol, eucalyptol, lemon, orange and other similar food flavorings intended for imparting fruity notes, spicy notes, etc. These flavoring agents typically contain a mixture of aldehydes, ketones, esters, phenols, acids, and aliphatic, aromatic, and other alcohols.
Для предотвращения роста бактерий в композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, также можно добавить консерванты. Подходящие консерванты, утвержденные к применению в композициях для ухода за полостью рта, такие как метилпарабен, пропилпарабен и бензоат натрия, можно добавить в безопасных и эффективных количествах.Preservatives can also be added to the compositions of the present invention to prevent bacterial growth. Suitable preservatives approved for use in oral compositions, such as methyl paraben, propyl paraben, and sodium benzoate, may be added in safe and effective amounts.
В композиции для ухода за зубами можно использовать другие ингредиенты, такие как десенсибилизирующие средства, излечивающие средства, другие средства, предотвращающие кариес, хелатные/связывающие агенты, витамины, аминокислоты, белки, другие средства для предупреждения образования зубного налета/конкрементов, замутнители, антибиотики, антиферменты, ферменты, агенты, регулирующие значение рН, окислительные реагенты, антиоксиданты, и т.п.Other ingredients may be used in the dentifrice composition such as desensitizing agents, healing agents, other anti-caries agents, chelating/binding agents, vitamins, amino acids, proteins, other anti-plaque/calculus agents, opacifiers, antibiotics, antienzymes, enzymes, pH adjusting agents, oxidizing agents, antioxidants, and the like.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Настоящее изобретение дополнительно проиллюстрировано с помощью приведенных ниже примеров, которые не следует считать каким-либо образом ограничивающими объем настоящего изобретения. После прочтения приведенного в настоящем изобретении описания специалист с общей подготовкой в данной области техники может самостоятельно предложить различные другие варианты его осуществления, модификации и эквиваленты без отклонения от сущности настоящего изобретения или объема прилагаемой формулы изобретения.The present invention is further illustrated by the following examples, which should not be considered as limiting the scope of the present invention in any way. After reading the description given in the present invention, a person with general training in the art can independently propose various other embodiments, modifications and equivalents without deviating from the essence of the present invention or the scope of the appended claims.
Полученные по многоточечной методике значения БЭТ-поверхностей, раскрытые в настоящем изобретении, определяли с помощью прибора Micromeritics TriStar II 3020 VI.03, с использованием методики БЭТ адсорбции азота, описанной в публикации Brunaur et al., J. Am. Chem. Soc, 60, 309 (1938).The multipoint BET surface values disclosed in the present invention were determined using a Micromeritics TriStar II 3020 VI.03 instrument using the nitrogen adsorption BET method described in Brunaur et al., J. Am. Chem. Soc, 60, 309 (1938).
Площади поверхности ЦТАБ (определенные по адсорбции ЦТАБ (цетилтриметиламмонийбромид)), раскрытые в настоящем изобретении, определяли по адсорбции ЦТАБ на поверхности кремнийоксидного материала, избыток отделяли центрифугированием и количество определяли путем титрования лаурилсульфатом натрия с использованием электрода, избирательного по отношению к поверхностно-активному веществу. Точнее, примерно 0,5 г частиц диоксида кремния помещали в стакан объемом 250 мл, содержащий 100 мл раствора ЦТАБ (5,5 г/л), перемешивали в течение 1 ч на электрической на плитке с перемешивающим устройством, затем центрифугировали в течение 30 мин при скорости, равной 10000 об/мин. В стакане объемом 100 мл к 5 мл прозрачной надосадочной жидкости добавляли 1 мл 10% раствора Triton Х-100. Значение рН устанавливали равным 3-3,5 с помощью 0,1 н. раствора HCl и образец титровали 0,01 М раствором лаурилсульфата натрия с использованием электрода, избирательного по отношению к поверхностно-активному веществу (Brinkmann SUR1501-DL), для определения предельного значения.The surface areas of CTAB (determined by the adsorption of CTAB (cetyltrimethylammonium bromide)) disclosed in the present invention were determined by the adsorption of CTAB on the surface of the silica material, the excess was separated by centrifugation, and the amount was determined by titration with sodium lauryl sulfate using a surfactant-selective electrode. More precisely, about 0.5 g of silica particles were placed in a 250 ml beaker containing 100 ml of CTAB solution (5.5 g/l), stirred for 1 hour on an electric hot plate with a stirrer, then centrifuged for 30 minutes at a speed equal to 10,000 rpm. In a beaker with a volume of 100 ml, 1 ml of a 10% solution of Triton X-100 was added to 5 ml of a clear supernatant. The pH value was adjusted to 3-3.5 with 0.1N. HCl solution and the sample was titrated with 0.01 M sodium lauryl sulfate solution using a surfactant selective electrode (Brinkmann SUR1501-DL) to determine the limit value.
Медианный размер частиц (d50) означает размер частиц, такой что 50% частиц образца обладают меньшим размером и 50% частиц образца обладают более крупным размером. Медианный размер частиц (d50), средний размер частиц (усредненный), d90 и d10 определяли по методике лазерной дифракции с использованием прибора Horiba LA 300. Для проведения анализа в прибор помещали сухие частицы и образцы деагломерировали с использованием ультразвуковой вибрации в течение 2 мин.Median particle size (d50) means a particle size such that 50% of the sample particles are smaller and 50% of the sample particles are larger. Median particle size (d50), average particle size (average), d90 and d10 were determined by laser diffraction using a Horiba LA 300 instrument. For analysis, dry particles were placed in the instrument and the samples were deagglomerated using ultrasonic vibration for 2 min.
Для определения насыпной плотности и насыпной плотности после уплотнения 20 г образца помещали в обладающий плоским резиновым дном мерный цилиндр объемом 250 мл. Регистрировали начальный объем и его использовали для расчета насыпной плотности путем его деления на массу используемого образца. Затем цилиндр помещали в машину для определения плотности утряски, где его вращали в эксцентрике со скоростью, равной 60 об/мин. Эксцентрик устроен таким образом, что он поднимает на расстояние, равное 5,715 см, и сбрасывает цилиндр один раз в секунду, пока объем образца станет постоянным, обычно в течение 15 мин. Этот конечный объем регистрируют и используют для расчета насыпной плотности после уплотнения путем его деления на массу используемого образца.To determine bulk density and bulk density after compaction, 20 g of the sample was placed in a 250 ml measuring cylinder with a flat rubber bottom. The initial volume was recorded and used to calculate the bulk density by dividing it by the weight of the sample used. The cylinder was then placed in a tapping density machine where it was rotated in an eccentric at a speed of 60 rpm. The eccentric is designed so that it lifts a distance equal to 5.715 cm and resets the cylinder once per second until the sample volume becomes constant, usually within 15 minutes. This final volume is recorded and used to calculate the bulk density after compaction by dividing it by the weight of the sample used.
Показатель абразивности по Айнлехнеру является показателем твердости/абразивности частиц диоксида кремния и он подробно описан в патенте U.S. №6616916, включенном в настоящее изобретение в качестве ссылки, и его определение включает использование установки для испытаний на истирание Айнлехнера AT-1000, которую обычно используют следующим образом: (1) длинную сетку из латунной проволоки взвешивают и подвергают воздействию 10% водной суспензии диоксида кремния в течение фиксированного промежутка времени; затем (2) определяют количество стертого материала, как (количество мг латуни, стертой с длинной сетки из проволоки)/100000 оборотов (мг потерь/100000 оборотов).The Einlechner Abrasion Index is a measure of the hardness/abrasiveness of silica particles and is detailed in U.S. Pat. No. 6,616,916, incorporated herein by reference, and its definition includes the use of an Einlechner AT-1000 abrasion tester, which is typically used as follows: (1) a long brass wire mesh is weighed and exposed to a 10% aqueous silica slurry within a fixed period of time; then (2) determine the amount of abraded material as (mg of brass abraded from a long wire mesh)/100,000 revolutions (mg loss/100,000 revolutions).
Значения маслоемкости определяли по методике растирания, описанной в стандарте ASTM D281, с использованием льняного масла (количество см3 масла, адсорбированного на 100 г частиц). Обычно более значительная маслоемкость указывает на частицу, обладающую большей долей больших пор, также описанную, как более структурированную.Oil absorption values were determined by the trituration method described in ASTM D281 using linseed oil (cm 3 of oil adsorbed per 100 g of particles). Generally, a higher oil absorption indicates a particle having a higher proportion of large pores, also described as being more structured.
Значения водопоглощения определяли с помощью ротационного реометра с измерителем абсорбции "С", выпускающегося фирмой C.W. Brabender Instruments, Inc. Примерно 1/3 чашки образца диоксида кремния помещали в камеру месильной машины измерителя абсорбции и перемешивали при скорости, равной 150 об/мин. Затем при скорости, равной 6 мл/мин, добавляли воду и регистрировали значение вращающего момента, необходимого для перемешивания порошка. Поскольку вода абсорбируется порошком, максимальное значение вращающего момента достигается при превращении сыпучего порошка в пасту. Затем полный объем воды, добавленной для обеспечения максимального значения вращающего момента, нормировали на количество воды, которое может быть абсорбировано с помощью 100 г порошка. Поскольку порошок использовали в том виде, в котором он был получен (предварительно не сушили), количество свободной влаги, содержащейся в порошке, использовали для расчета "значения водопоглощения АbС с коррекцией на количество влаги" с помощью приведенного ниже уравнения.Water absorption values were determined using a rotary rheometer with an absorption meter "C" manufactured by C.W. Brabender Instruments Inc. Approximately 1/3 cup of the silica sample was placed in the kneading chamber of the absorbance meter and mixed at a speed of 150 rpm. Water was then added at a rate of 6 ml/min and the torque needed to stir the powder was recorded. Since water is absorbed by the powder, the maximum torque is reached when the free-flowing powder turns into a paste. Then, the total volume of water added to provide the maximum torque value was normalized to the amount of water that can be absorbed with 100 g of the powder. Since the powder was used as received (not previously dried), the amount of free moisture contained in the powder was used to calculate the "AbC water absorption value corrected for the amount of moisture" using the equation below.
Измеритель абсорбции обычно используют для определения маслоемкости сажи в соответствии со стандартом ASTM D 2414, методики В и С, и стандартом ASTMD 3493.An absorbance meter is typically used to determine the oil absorption of soot according to ASTM D 2414, Methods B and C, and ASTM 3493.
Значения рН, раскрытые в настоящем изобретении (рН 5% раствора), определяли в водной системе, содержащей 5 мас. % твердых веществ в деионизированной воде, с использованием рН-метра.The pH values disclosed in the present invention (
Количество остатка образца диоксида кремния на сите 325 (мас. %) определяли с использованием стандартного сита США №325 с отверстиями размером 44 мкм или 0,0017 дюйма (сетка из проволоки, изготовленной из нержавеющей стали) путем отвешивания 10,0 г образца с точностью до 0,1 г в чашку смесителя Hamilton объемом в 1 кварту (модель №30), добавления 170 мл дистиллированной или деионизированной воды и перемешивания суспензии в течение не менее 7 мин. Смесь переносили на сито 325 меш и непосредственно на сито распыляли воду при давлении, равном 20 фунт-сила/дюйм2 и.д., в течение 2 мин, при этом распылительную головку держали на расстоянии от сита, равном примерно от 4 до 6 дюймов. Затем полученный остаток переносили на часовое стекло, сушили в сушильном шкафу при 150°С в течение 15 мин, затем охлаждали и взвешивали на аналитических весах.The amount of residual silica sample on a 325 sieve (wt %) was determined using a standard 44 µm or 0.0017 inch US #325 sieve (stainless steel wire mesh) by weighing 10.0 g of the sample to an accuracy of to 0.1 g in a 1 quart Hamilton mixer cup (Model #30), adding 170 ml of distilled or deionized water, and stirring the suspension for at least 7 minutes. The mixture was transferred to a 325 mesh sieve and water was sprayed directly onto the sieve at a pressure of 20 lbf/in 2 i.d. for 2 minutes, while the spray head was kept at a distance from the sieve of about 4 to 6 inches . Then the resulting residue was transferred to a watch glass, dried in an oven at 150°C for 15 min, then cooled and weighed on an analytical balance.
Чистящие характеристики кремнийоксидных материалов, содержащихся в композиции для ухода за зубами, обычно количественно определяют с помощью показателя очистки от пленки ("ПОП"). В методике определения ПОП исследуют способность композиции для ухода за зубами удалять с зуба тонкую пленку при заданных условиях чистки щеткой. Методика определения ПОП описана в публикации "In Vitro Removal of Stain With Dentifrice" G.K. Stookey, et al., J. Dental Res., 61, 1236-9, 1982, содержание которой, касающееся ПОП, включено в настоящее изобретение в качестве ссылки. Значения ПОП являются безразмерными.The cleaning performance of the silica materials contained in a dentifrice composition is typically quantified by a Film Cleaning Index ("FRP"). The ROP technique examines the ability of a dentifrice composition to remove a thin film from a tooth under specified brushing conditions. The method for determining POP is described in the publication "In Vitro Removal of Stain With Dentifrice" G.K. Stookey, et al., J. Dental Res., 61, 1236-9, 1982, the content of which regarding POP is incorporated into the present invention by reference. The COP values are dimensionless.
Степень истирания радиоактивного дентина (ИРД) композициями для ухода для зубами, предлагаемыми в настоящем изобретении, определяли по методике, описанной в публикации Hefferen, Journal of Dental Res., July-August 1976, 55 (4), pp. 563-573, и описанной Wason в патентах U.S. №№4340583, 4420312 и 4421527, содержания всех этих публикаций, касающиеся определения ИРД, включены в настоящее изобретение в качестве ссылки. Значения ИРД являются безразмерными.The degree of radioactive dentine abrasion (RDA) of the dentifrice compositions of the present invention was determined by the method described in Hefferen, Journal of Dental Res., July-August 1976, 55 (4), pp. 563-573 and described by Wason in U.S. Nos. 4340583, 4420312 and 4421527, the content of all these publications relating to the definition of IRD, are incorporated into the present invention by reference. The IRD values are dimensionless.
ПРИМЕРЫ 1А-2АEXAMPLES 1A-2A
Частицы диоксида кремния неправильной формыIrregularly shaped silica particles
В таблице I приведены некоторые характеристики сравнительных кремнийоксидных материалов 1А и 2А, которые обладают неправильной и несферической морфологией частиц. На фиг. 1 (пример 1А) и фиг. 2 (пример 2А) приведены полученные с помощью СЭМ изображения, на которых видна неправильная и несферическая форма частиц примеров 1А и 2А. Материалы примеров 1А и 2А представляют собой обычные кремнийоксидные материалы, выпускающиеся фирмой Huber Engineered Materials.Table I lists some characteristics of the comparative silica materials 1A and 2A, which have an irregular and non-spherical particle morphology. In FIG. 1 (Example 1A) and FIG. 2 (Example 2A) shows SEM images showing the irregular and non-spherical shape of the particles of Examples 1A and 2A. Examples 1A and 2A are conventional silica materials available from Huber Engineered Materials.
ПРИМЕРЫ 3А-8АEXAMPLES 3A-8A
Сферические частицы диоксида кремнияSpherical silica particles
Частицы примеров 3А-8А получали с помощью методики с использованием петлевого реактора с непрерывной циркуляцией (см. например, патенты U.S. №№8945517 и 8609068) и получали частицы диоксида кремния, обладающие сферической морфологией и более узким распределением частиц по размерам (например, меньшее количество остатка конечного кремнийоксидного продукта на сите 325 меш).Particles of examples 3A-8A were prepared using a continuous loop reactor technique (see, for example, U.S. Patent Nos. 8,945,517 and 8,609,068) and produced silica particles having a spherical morphology and a narrower particle size distribution (e.g., less residue of the final silica product on a 325 mesh sieve).
На фиг. 3 представлен аппарат, включающий петлевой реактор с непрерывной циркуляцией, в котором контур рециркуляции сконфигурирован таким образом, что реакционную суспензию перед выгрузкой циркулировали много раз. Контур состоял из секций жестких трубок, соединенных вместе с помощью секций гибких шлангов. Внутренний диаметр трубки/шланга составлял примерно 1 дюйм. На одной стороне контура устанавливали насос для циркуляции реакционной суспензии и на противоположной стороне устанавливали встроенный смеситель Сильверсона для обеспечения в системе дополнительного сдвигового усилия, а также для загрузки компонента-кислоты. Между насосами устанавливали статический смеситель - теплообменник для обеспечения средства регулирования температуры во время получения кремнийоксидного материала. Добавляли выпускную трубу, расположенную после положения добавления кислоты, с помощью которой можно выгружать продукт, полученный при разных скоростях добавления силиката и кислоты. Выпускная труба также была снабжена клапаном для регулирования противодавления для обеспечения работы системы при температурах, превышающих 100°С. Выпускная труба для выгрузки продукта была установлена для сбора продукта в баке для проведения дополнительной модификации (например, регулирования значения рН) или продукт выгружали непосредственно в ротационный фильтр или фильтр-пресс. В выпускную трубу для выгрузки продукта необязательно можно добавить кислоту, чтобы не проводить регулирование значения рН в случае, если кремнийоксидный продукт получали при значении рН, равным более 7,0.In FIG. 3 shows an apparatus including a continuous loop reactor in which the recirculation loop is configured such that the reaction slurry is circulated many times before being discharged. The circuit consisted of sections of rigid tubing connected together with sections of flexible hose. The inner diameter of the tube/hose was approximately 1 inch. A pump was installed on one side of the circuit to circulate the reaction slurry and an inline Silverson mixer was installed on the opposite side to provide additional shear force in the system, as well as to load the acid component. A static mixer-heat exchanger was installed between the pumps to provide a means of controlling the temperature during the preparation of the silica material. An outlet pipe was added located after the acid addition position, with which the product obtained at different addition rates of silicate and acid can be discharged. The outlet pipe was also provided with a back pressure control valve to allow operation of the system at temperatures in excess of 100°C. A product discharge outlet was installed to collect the product in a tank for further modification (eg pH adjustment) or the product was discharged directly into a rotary filter or filter press. An acid may optionally be added to the product discharge outlet to avoid pH adjustment if the silica product is produced at a pH greater than 7.0.
Для получения частиц некоторых примеров встроенный смеситель Сильверсона модифицировали для обеспечения высокой степени перемешивания без обеспечения сдвигового усилия. Это проводили путем удаления из смесителя Сильверсона сита статора и работы прибора только с использованием опорной рамы и обычной головки смесителя. Таким образом размер частиц можно регулировать путем изменения в смесителе Сильверсона скорости вращения и скорости рециркуляции (например, уменьшение обеих скоростей может обеспечить увеличение среднего размера частиц).For some example particles, the Silverson inline mixer was modified to provide a high degree of agitation without shear. This was done by removing the stator screen from the Silverson mixer and operating the apparatus using only the support frame and conventional mixer head. Thus, the particle size can be controlled by changing the rotation speed and the recirculation speed in the Silverson mixer (for example, reducing both speeds can increase the average particle size).
В случае частиц примеров 3А-8А до добавления в систему кислоты и силиката добавляли осажденный диоксид кремния, сульфат натрия, силикат натрия и воду и рециркулировали при скорости 80 л/мин. Эту стадию проводили для заполнения контура рециркуляции соответствующим содержимым при концентрациях типичной партии для сведения к минимуму продолжительности очистки до возможности сбора искомого продукта.For the particles of Examples 3A-8A, the precipitated silica, sodium sulfate, sodium silicate and water were added before adding the acid and silicate to the system and recirculated at a rate of 80 l/min. This step was performed to fill the recirculation loop with the appropriate contents at typical batch concentrations to minimize purge time before collecting the desired product.
Для получения частиц примера ЗА в контур рециркуляции добавляли 1,5 кг частиц примера 1А, 1,34 кг сульфата натрия, 11,1 л силиката натрия (МО (массовое отношение) = 3,32, 19,5%) и 20 л воды, затем нагревали до 95°С при скорости рециркуляции, равной 80 л/мин, при работе смесителя Сильверсона при 60 Гц (3485 об/мин) и с использованием обычной конфигурации ротор/статор. В контур одновременно добавляли силикат натрия (МО=3,32, 20,0%) и серную кислоту (17,1%) при скорости добавления силиката, равной 1,7 л/мин, и при скорости добавления кислоты, достаточной для поддержания значения рН, равным 7,5. При необходимости для поддержания необходимого значения рН соответствующим образом регулировали скорость добавления кислоты. Кислоту и силикат добавляли при этих условиях в течение 40 мин для вывода нежелательного диоксида кремния из системы, затем собирали искомый материал. Через 40 мин сосуд для сбора опорожняли и его содержимое отбрасывали. Затем кремнийоксидный продукт собирали в сосуд при перемешивании при скорости, равной 40 об/мин, поддерживая температуру равной примерно 80°С. После сбора необходимого количества продукта добавление кислоты и силиката прекращали и содержимому контура предоставляли возможность циркулировать по контуру. Значение рН находящегося в сосуде для сбора кремнийоксидного продукта устанавливали равным 6,0 путем проводимого вручную добавления серной кислоты и затем фильтровали и промывали до обеспечения электропроводности, равной ~1500 мкСм. Затем значение рН суспензии повторно устанавливали равным 6,0 с помощью серной кислоты и подвергали распылительной сушке.To obtain particles of example 3A, 1.5 kg of particles of example 1A, 1.34 kg of sodium sulfate, 11.1 l of sodium silicate (MO (mass ratio) = 3.32, 19.5%) and 20 l of water were added to the recirculation loop. , then heated to 95°C at a recirculation rate of 80 l/min, running the Silverson mixer at 60 Hz (3485 rpm) and using a conventional rotor/stator configuration. Sodium silicate (MO = 3.32, 20.0%) and sulfuric acid (17.1%) were simultaneously added to the circuit at a silicate addition rate of 1.7 l/min and at an acid addition rate sufficient to maintain the value pH equal to 7.5. If necessary, to maintain the desired pH, the acid addition rate was adjusted accordingly. Acid and silicate were added under these conditions over a period of 40 minutes to remove unwanted silica from the system, then the desired material was collected. After 40 minutes, the collection vessel was emptied and its contents discarded. The silica product was then collected in a vessel with stirring at 40 rpm while maintaining the temperature at about 80°C. After collecting the required amount of product, the addition of acid and silicate was stopped and the contents of the loop were allowed to circulate around the loop. The silica product in the collection vessel was adjusted to pH 6.0 by manual addition of sulfuric acid and then filtered and washed until a conductivity of ~1500 μS was obtained. The slurry was then re-adjusted to pH 6.0 with sulfuric acid and spray dried.
Для получения частиц примера 4А в контур рециркуляции добавляли 1,5 кг частиц примера 1А, 1,34 кг сульфата натрия, 11,1 л силиката натрия (МО=2,65, 20,0%) и 20 л воды, затем нагревали до 95°С при скорости рециркуляции, равной 80 л/мин, при работе смесителя Сильверсона при 60 Гц (3485 об/мин) и без использования сита статора. В контур одновременно добавляли силикат натрия (МО=2,65, 20,0%)) и серную кислоту (17,1%) при скорости добавления силиката, равной 1,7 л/мин, и при скорости добавления кислоты, достаточной для поддержания значения рН, равным 7,5. При необходимости для поддержания необходимого значения рН соответствующим образом регулировали скорость добавления кислоты. Кислоту и силикат добавляли при этих условиях в течение 40 мин для вывода нежелательного диоксида кремния из системы, затем собирали искомый материал. Через 40 мин сосуд для сбора опорожняли и его содержимое отбрасывали. Затем кремнийоксидный продукт собирали в сосуд при перемешивании при скорости, равной 40 об/мин, поддерживая температуру равной примерно 80°С. После сбора необходимого количества продукта добавление кислоты и силиката прекращали и содержимому контура предоставляли возможность циркулировать по контуру. Значение рН находящегося в сосуде для сбора кремнийоксидного продукта устанавливали равным 6,0 путем проводимого вручную добавления серной кислоты и затем фильтровали и промывали до обеспечения электропроводности, равной ~1500 мкСм. Затем значение рН суспензии повторно устанавливали равным 6,0 с помощью серной кислоты и подвергали распылительной сушке.To obtain particles of example 4A, 1.5 kg of particles of example 1A, 1.34 kg of sodium sulfate, 11.1 l of sodium silicate (MO = 2.65, 20.0%) and 20 l of water were added to the recirculation loop, then heated to 95° C. at a recirculation rate of 80 l/min with the Silverson mixer running at 60 Hz (3485 rpm) and without the use of a stator screen. Sodium silicate (MO = 2.65, 20.0%) and sulfuric acid (17.1%) were simultaneously added to the loop at a silicate addition rate of 1.7 l/min and at an acid addition rate sufficient to maintain pH value equal to 7.5. If necessary, to maintain the desired pH, the acid addition rate was adjusted accordingly. Acid and silicate were added under these conditions over a period of 40 minutes to remove unwanted silica from the system, then the desired material was collected. After 40 minutes, the collection vessel was emptied and its contents discarded. The silica product was then collected in a vessel with stirring at 40 rpm while maintaining the temperature at about 80°C. After collecting the required amount of product, the addition of acid and silicate was stopped and the contents of the loop were allowed to circulate around the loop. The silica product in the collection vessel was adjusted to pH 6.0 by manual addition of sulfuric acid and then filtered and washed until a conductivity of ~1500 μS was obtained. The slurry was then re-adjusted to pH 6.0 with sulfuric acid and spray dried.
Для получения частиц примера 5А в контур рециркуляции добавляли 1,5 кг частиц примера 1А, 1,34 кг сульфата натрия, 11,1 л силиката натрия (МО=2,65, 26,6%) и 20 л воды, затем нагревали до 95°С при скорости рециркуляции, равной 80 л/мин, при работе смесителя Сильверсона при 60 Гц (3485 об/мин) и без использования сита статора. В контур одновременно добавляли силикат натрия (МО=2,65, 26,6%)) и серную кислоту (22,8%) при скорости добавления силиката, равной 1,7 л/мин, и при скорости добавления кислоты, достаточной для поддержания значения рН, равным 7,5. При необходимости для поддержания необходимого значения рН соответствующим образом регулировали скорость добавления кислоты. Кислоту и силикат добавляли при этих условиях в течение 40 мин для вывода нежелательного диоксида кремния из системы, затем собирали искомый материал. Через 40 мин сосуд для сбора опорожняли и его содержимое отбрасывали. Затем кремнийоксидный продукт собирали в сосуд при перемешивании при скорости, равной 40 об/мин, поддерживая температуру равной примерно 80°С. После сбора необходимого количества продукта добавление кислоты и силиката прекращали и содержимому контура предоставляли возможность циркулировать по контуру. Значение рН находящегося в сосуде для сбора кремнийоксидного продукта устанавливали равным 6,0 путем проводимого вручную добавления серной кислоты и затем фильтровали и промывали до обеспечения электропроводности, равной ~1500 мкСм. Затем значение рН суспензии повторно устанавливали равным 6,0 с помощью серной кислоты и подвергали распылительной сушке.To obtain particles of example 5A, 1.5 kg of particles of example 1A, 1.34 kg of sodium sulfate, 11.1 l of sodium silicate (MO = 2.65, 26.6%) and 20 l of water were added to the recirculation loop, then heated to 95° C. at a recirculation rate of 80 l/min with the Silverson mixer running at 60 Hz (3485 rpm) and without the use of a stator screen. Sodium silicate (MO = 2.65, 26.6%) and sulfuric acid (22.8%) were simultaneously added to the circuit at a silicate addition rate of 1.7 l/min and at an acid addition rate sufficient to maintain pH value equal to 7.5. If necessary, to maintain the desired pH, the acid addition rate was adjusted accordingly. Acid and silicate were added under these conditions over a period of 40 minutes to remove unwanted silica from the system, then the desired material was collected. After 40 minutes, the collection vessel was emptied and its contents discarded. The silica product was then collected in a vessel with stirring at 40 rpm while maintaining the temperature at about 80°C. After collecting the required amount of product, the addition of acid and silicate was stopped and the contents of the loop were allowed to circulate around the loop. The silica product in the collection vessel was adjusted to pH 6.0 by manual addition of sulfuric acid and then filtered and washed until a conductivity of ~1500 μS was obtained. The slurry was then re-adjusted to pH 6.0 with sulfuric acid and spray dried.
Для получения частиц примера 6А в контур рециркуляции добавляли 1,5 кг частиц примера 1А, 1,34 кг сульфата натрия, 11,1 л силиката натрия (МО=2,65, 26,6%) и 20 л воды, затем нагревали до 95°С при скорости рециркуляции, равной 80 л/мин, при работе смесителя Сильверсона при 15 Гц (871 об/мин) и без использования сита статора. В контур одновременно добавляли силикат натрия (МО=2,65, 26,6%)) и серную кислоту (22,8%) при скорости добавления силиката, равной 1,7 л/мин, и при скорости добавления кислоты, достаточной для поддержания значения рН, равным 7,5. При необходимости для поддержания необходимого значения рН соответствующим образом регулировали скорость добавления кислоты. Кислоту и силикат добавляли при этих условиях в течение 40 мин для вывода нежелательного диоксида кремния из системы, затем собирали искомый материал. Через 40 мин сосуд для сбора опорожняли и его содержимое отбрасывали. Затем кремнийоксидный продукт собирали в сосуд при перемешивании при скорости, равной 40 об/мин, поддерживая температуру равной примерно 80°С. После сбора необходимого количества продукта добавление кислоты и силиката прекращали и содержимому контура предоставляли возможность циркулировать по контуру. Значение рН находящегося в сосуде для сбора кремнийоксидного продукта устанавливали равным 6,0 путем проводимого вручную добавления серной кислоты и затем фильтровали и промывали до обеспечения электропроводности, равной ~1500 мкСм. Затем значение рН суспензии повторно устанавливали равным 6,0 с помощью серной кислоты и подвергали распылительной сушке.To obtain particles of example 6A, 1.5 kg of particles of example 1A, 1.34 kg of sodium sulfate, 11.1 l of sodium silicate (MO = 2.65, 26.6%) and 20 l of water were added to the recirculation loop, then heated to 95° C. at a recirculation rate of 80 l/min with the Silverson mixer running at 15 Hz (871 rpm) and without the use of a stator screen. Sodium silicate (MO = 2.65, 26.6%) and sulfuric acid (22.8%) were simultaneously added to the circuit at a silicate addition rate of 1.7 l/min and at an acid addition rate sufficient to maintain pH value equal to 7.5. If necessary, to maintain the desired pH, the acid addition rate was adjusted accordingly. Acid and silicate were added under these conditions over a period of 40 minutes to remove unwanted silica from the system, then the desired material was collected. After 40 minutes, the collection vessel was emptied and its contents discarded. The silica product was then collected in a vessel with stirring at 40 rpm while maintaining the temperature at about 80°C. After collecting the required amount of product, the addition of acid and silicate was stopped and the contents of the loop were allowed to circulate around the loop. The silica product in the collection vessel was adjusted to pH 6.0 by manual addition of sulfuric acid and then filtered and washed until a conductivity of ~1500 μS was achieved. The slurry was then re-adjusted to pH 6.0 with sulfuric acid and spray dried.
Для получения частиц примера 7А в контур рециркуляции добавляли 1,5 кг частиц примера 1А, 1,34 кг сульфата натрия, 11,1 л силиката натрия (МО=2,65, 26,6%) и 20 л воды, затем нагревали до 95°С при скорости рециркуляции, равной 80 л/мин, при работе смесителя Сильверсона при 30 Гц (1743 об/мин) и без использования сита статора. В контур одновременно добавляли силикат натрия (МО=2,65, 26,6%)) и серную кислоту (22,8%) при скорости добавления силиката, равной 1,7 л/мин, и при скорости добавления кислоты, достаточной для поддержания значения рН, равным 7,5. При необходимости для поддержания необходимого значения рН соответствующим образом регулировали скорость добавления кислоты. Кислоту и силикат добавляли при этих условиях в течение 40 мин для вывода нежелательного диоксида кремния из системы, затем собирали искомый материал. Через 40 мин сосуд для сбора опорожняли и его содержимое отбрасывали. Затем кремнийоксидный продукт собирали в сосуд при перемешивании при скорости, равной 40 об/мин, поддерживая температуру равной примерно 80°С. После сбора необходимого количества продукта добавление кислоты и силиката прекращали и содержимому контура предоставляли возможность циркулировать по контуру. Значение рН находящегося в сосуде для сбора кремнийоксидного продукта устанавливали равным 6,0 путем проводимого вручную добавления серной кислоты и затем фильтровали и промывали до обеспечения электропроводности, равной ~1500 мкСм. Затем значение рН суспензии повторно устанавливали равным 6,0 с помощью серной кислоты и подвергали распылительной сушке.To obtain particles of example 7A, 1.5 kg of particles of example 1A, 1.34 kg of sodium sulfate, 11.1 l of sodium silicate (MO = 2.65, 26.6%) and 20 l of water were added to the recirculation loop, then heated to 95° C. at a recirculation rate of 80 l/min with the Silverson mixer running at 30 Hz (1743 rpm) and without the use of a stator screen. Sodium silicate (MO = 2.65, 26.6%) and sulfuric acid (22.8%) were simultaneously added to the circuit at a silicate addition rate of 1.7 l/min and at an acid addition rate sufficient to maintain pH value equal to 7.5. If necessary, to maintain the desired pH, the acid addition rate was adjusted accordingly. Acid and silicate were added under these conditions over a period of 40 minutes to remove unwanted silica from the system, then the desired material was collected. After 40 minutes, the collection vessel was emptied and its contents discarded. The silica product was then collected in a vessel with stirring at 40 rpm while maintaining the temperature at about 80°C. After collecting the required amount of product, the addition of acid and silicate was stopped and the contents of the loop were allowed to circulate around the loop. The silica product in the collection vessel was adjusted to pH 6.0 by manual addition of sulfuric acid and then filtered and washed until a conductivity of ~1500 μS was achieved. The slurry was then re-adjusted to pH 6.0 with sulfuric acid and spray dried.
Для получения частиц примера 8А в контур рециркуляции добавляли 1,5 кг частиц примера 1А, 1,34 кг сульфата натрия, 11,1 л силиката натрия (МО=3,32, 32,3%) и 20 л воды, затем нагревали до 90°С при скорости рециркуляции, равной 80 л/мин, при работе смесителя Сильверсона при 30 Гц (1742 об/мин) и без использования сита статора. В контур одновременно добавляли силикат натрия (МО=3,32, 32,2%)) и серную кислоту (22,8%) при скорости добавления силиката, равной 1,7 л/мин, и при скорости добавления кислоты, достаточной для поддержания значения рН, равным 7,5. При необходимости для поддержания необходимого значения рН соответствующим образом регулировали скорость добавления кислоты. Кислоту и силикат добавляли при этих условиях в течение 40 мин для вывода нежелательного диоксида кремния из системы, затем собирали искомый материал. Через 40 мин сосуд для сбора опорожняли и его содержимое отбрасывали. Затем кремнийоксидный продукт собирали в сосуд при перемешивании при скорости, равной 40 об/мин, поддерживая температуру равной примерно 80°С.После сбора необходимого количества продукта добавление кислоты и силиката прекращали и содержимому контура предоставляли возможность циркулировать по контуру. Значение рН находящегося в сосуде для сбора кремнийоксидного продукта устанавливали равным 6,0 путем проводимого вручную добавления серной кислоты и затем фильтровали и промывали до обеспечения электропроводности, равной ~1500 мкСм. Затем значение рН суспензии повторно устанавливали равным 6,0 с помощью серной кислоты и подвергали распылительной сушке.To obtain particles of example 8A, 1.5 kg of particles of example 1A, 1.34 kg of sodium sulfate, 11.1 l of sodium silicate (MO = 3.32, 32.3%) and 20 l of water were added to the recirculation loop, then heated to 90° C. at a recirculation rate of 80 l/min with the Silverson mixer running at 30 Hz (1742 rpm) and without the use of a stator screen. Sodium silicate (MO = 3.32, 32.2%) and sulfuric acid (22.8%) were simultaneously added to the circuit at a silicate addition rate of 1.7 l/min and at an acid addition rate sufficient to maintain pH value equal to 7.5. If necessary, to maintain the desired pH, the acid addition rate was adjusted accordingly. Acid and silicate were added under these conditions over a period of 40 minutes to remove unwanted silica from the system, then the desired material was collected. After 40 minutes, the collection vessel was emptied and its contents discarded. The silica product was then collected in a vessel with stirring at 40 rpm while maintaining the temperature at about 80°C. The silica product in the collection vessel was adjusted to pH 6.0 by manual addition of sulfuric acid and then filtered and washed until a conductivity of ~1500 μS was achieved. The slurry was then re-adjusted to pH 6.0 with sulfuric acid and spray dried.
В таблице I приведено сопоставление некоторых характеристик частиц диоксида кремния, полученных в примерах 3А-8А, с соответствующими характеристиками частиц сравнительных примеров 1А-2А. Частицы примеров 3А-8А обладают медианным размером частиц (d50),находящимся в широком диапазоне, составляющем примерно от 3 до 21 мкм, но узким распределением частиц по размерам. Исследование полученных с помощью СЭМ изображений также показало наличие узкого распределения частиц по размерам и сферической морфологию частиц. Типичные полученные с помощью СЭМ изображения для частиц примеров 3А-8А представлены на фиг 4-9 соответственно. Соответствующий коэффициент сферичности (S80) для частиц всех примеров 3А-8А составлял более 0,9.Table I compares some characteristics of the particles of silica obtained in examples 3A-8A, with the corresponding characteristics of the particles of comparative examples 1A-2A. The particles of Examples 3A-8A have a median particle size (d50) in a wide range of about 3 to 21 microns, but a narrow particle size distribution. Examination of the SEM images also showed the presence of a narrow particle size distribution and spherical particle morphology. Representative SEM images for the particles of Examples 3A-8A are shown in FIGS. 4-9, respectively. The corresponding sphericity coefficient (S 80 ) for the particles of all examples 3A-8A was greater than 0.9.
ПРИМЕРЫ 1В-8ВEXAMPLES 1B-8B
ПРИМЕРЫ 3С и 7СEXAMPLES 3C and 7C
Композиции зубной пасты и определение значений ПОП и ИРДToothpaste Compositions and Determination of POP and RDI Values
Образцы диоксидов кремния примеров 1А-8А использовали в композициях зубной пасты 1В-8В при содержании соответствующего диоксида кремния, составляющем 20 мас. %, и в композициях зубной пасты 3С и 7С при содержании соответствующего диоксида кремния, составляющем 10 мас. %, как это представлено в таблице II.Silica samples of examples 1A-8A were used in toothpaste compositions 1B-8B at a content of the corresponding silica of 20 wt. %, and in toothpaste compositions 3C and 7C at the content of the corresponding silicon dioxide, which is 10 wt. % as shown in Table II.
Для исследования влияния характеристик диоксида кремния на характеристики ПОП и ИРД проводили определение значений ПОП и ИРД (в стоматологической школе Университета штата Индиана) с использованием композиций зубной пасты. В таблице III представлены значения ПОП и ИРД для композиций зубной пасты. Неожиданно обнаружено, что при увеличении размера высоко сферических частиц диоксида кремния существенно уменьшается значение ИРД и значение ПОП также уменьшается, но в меньшей степени. Эти результаты являются неожиданными и отличаются от обычно получаемых при использовании обычных материалов осажденного диоксида кремния (которые обладают неправильной формой и не являются сферическими). Если не ограничиваться теоретическими соображениями, то можно предположить, что, поскольку определение значения ИРД проводят на неоднородной поверхности, состоящей из дентина и полых дентинных канальцев, которые обладают размером, равным примерно 2-3 мкм, сферические частицы диоксида кремния частично попадают в канальцы и затем внедряются в противоположную стенку, когда они выталкиваются из канальцев с помощью зубной щетки при их продвижении по поверхности дентина.To investigate the effect of silica characteristics on POP and RDI performance, POP and RDI values were determined (at Indiana University School of Dentistry) using toothpaste formulations. Table III presents the values of POP and RDI for compositions of toothpaste. Surprisingly, it has been found that as the size of the highly spherical silica particles increases, the IRD value decreases significantly and the SPD value also decreases, but to a lesser extent. These results are unexpected and different from those typically obtained using conventional precipitated silica materials (which are irregularly shaped and not spherical). Without being limited by theoretical considerations, it can be assumed that, since the determination of the IRF value is carried out on an inhomogeneous surface consisting of dentin and hollow dentinal tubules, which have a size of about 2-3 μm, spherical silica particles partially enter the tubules and then are embedded in the opposite wall when they are pushed out of the tubules with a toothbrush as they move along the surface of the dentin.
ПРИМЕРЫ 9А-13АEXAMPLES 9A-13A
Частицы диоксида кремния неправильной формыIrregularly shaped silica particles
В таблице IV приведены некоторые характеристики сравнительных кремнийоксидных материалов 9А-13А, которые обладают неправильной и несферической морфологией частиц. Материал примера 9А представляет собой обычный кремнийоксидный материал, выпускающиеся фирмой Huber Engineered Materials, и материалы примеров 10А-13А получали путем проводимого на воздухе размола неразмолотого материала примера 9А с обеспечением размера частиц d50, равного 3,5 мкм (пример 10А), 6,2 мкм (пример 11А), 9,4 мкм (пример 12А, широкое распределение частиц по размерам) и 9,3 мкм (пример 13А, узкое распределение частиц по размерам).Table IV lists some characteristics of the comparative silica materials 9A-13A, which have irregular and non-spherical particle morphology. The material of Example 9A is a conventional silica material available from Huber Engineered Materials and the materials of Examples 10A-13A were obtained by air milling the unmilled material of Example 9A to achieve a particle size d50 of 3.5 µm (Example 10A), 6.2 µm (example 11A), 9.4 µm (example 12A, wide particle size distribution) and 9.3 µm (example 13A, narrow particle size distribution).
ПРИМЕРЫ 9В-13ВEXAMPLES 9V-13V
Композиции зубной пасты и определение значений ПОП и ИРД Образцы диоксидов кремния примеров 9А-13А использовали в композициях зубной пасты 9В-13В при содержании соответствующего диоксида кремния, составляющем 20 мас. %, как это представлено в таблице V.Toothpaste Compositions and Determination of FAR and RDI The silica samples of Examples 9A-13A were used in Toothpaste Compositions 9B-13B at the respective silica content of 20% by weight. % as shown in Table V.
Для исследования влияния характеристик диоксида кремния на характеристики ПОП и ИРД проводили определение значений ПОП и ИРД (в стоматологической школе Университета штата Индиана) с использованием композиций зубной пасты. В таблице VI представлены значения ПОП и ИРД для композиций зубной пасты. Как видно из таблицы VI, при увеличении размера частиц диоксида кремния от 3,5 до 9,5 мкм не происходит изменение значений ИРД или ПОП. Таким образом, в случае обладающих неправильной формой и несферических частицы диоксида кремния не существует взаимосвязи между размером частиц и значением ИРД и не существует взаимосвязи между размером частиц и значением ПОП.To investigate the effect of silica characteristics on POP and RDI performance, POP and RDI values were determined (at Indiana University School of Dentistry) using toothpaste formulations. Table VI presents the values of ROP and RDI for compositions of toothpaste. As can be seen from Table VI, increasing the particle size of silica from 3.5 to 9.5 µm does not change the values of IRD or LOI. Thus, in the case of irregularly shaped and non-spherical silica particles, there is no relationship between the particle size and the IWP value, and there is no relationship between the particle size and the FOD value.
ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ В ПРИМЕРАХ РЕЗУЛЬТАТОВDISCUSSION OF THE RESULTS OBTAINED IN THE EXAMPLES
Из сопоставления результатов, приведенных в таблице III, с результатами, приведенными в таблице VI, можно заключить, что характеристики сферических кремнийоксидных материалов принципиально (и неожиданно) отличаются от характеристик обычных использующихся в средствах для ухода за зубами диоксидов кремния, которые являются несферическими и обладают неправильной формой. В случае высоко сферических материалов размер частиц и распределение частиц по размерам можно использовать для регулирования значений ИРД и ПОП, тогда как в случае обычных обладающих неправильной формой диоксидов кремния размер частиц и распределение частиц по размерам не оказывает существенного влияния.From a comparison of the results in Table III with those in Table VI, it can be concluded that the performance of spherical silica materials is fundamentally (and unexpectedly) different from that of conventional silicas used in dentifrices, which are non-spherical and have an irregular shape. form. In the case of highly spherical materials, the particle size and particle size distribution can be used to control the values of IRD and LOA, while in the case of conventional irregularly shaped silicas, the particle size and particle size distribution do not have a significant effect.
Если не ограничиваться приведенными ниже теоретическими соображениями, то можно предположить, что сферические частицы сначала внедряются в субстрат, до того, как они начинают катиться по поверхности (сначала наблюдается высокая степень истирания, однако после того, как частицы начинают катиться, истирание практически прекращается), тогда как обычный несферический и обладающий неправильной формой продукт будет царапать субстрат в течение всего времени его перемещения по субстрату.Without being limited by the theoretical considerations below, it can be assumed that the spherical particles are first introduced into the substrate, before they begin to roll on the surface (at first, a high degree of abrasion is observed, but after the particles begin to roll, abrasion practically stops), while a conventional non-spherical and irregularly shaped product will scratch the substrate during the entire time it travels across the substrate.
Как показано в таблице III, значения ИРД, полученные для сферических продуктов, обладающих небольшими размерами частиц (менее 4 мкм) составляют более 200. Предполагается, что, поскольку поверхность дентина в основном является неоднородной, содержит и пористый материал, и органический компонент, сферические частицы частично попадают в канальцы и шлифуют противоположную сторону при выходе из него. В случае высоко сферических частиц с увеличением размера частиц уменьшается глубина, на которую они могут проникнуть в каналец. Предполагается, что это уменьшение глубины проникновения в каналец (и увеличение размера частиц) является основным фактором, приводящим к уменьшению значения ИРД. Модель для сферической частицы (обладающей небольшим размером), взаимодействующей с дентинным канальцем, представлена на фиг. 10.As shown in Table III, the MDI values obtained for spherical products having small particle sizes (less than 4 µm) are over 200. It is assumed that, since the dentin surface is mostly inhomogeneous, containing both porous material and an organic component, spherical particles partially fall into the tubules and grind the opposite side when leaving it. In the case of highly spherical particles, as the particle size increases, the depth to which they can penetrate into the tubule decreases. It is assumed that this decrease in the depth of penetration into the tubule (and increase in particle size) is the main factor leading to a decrease in the value of IRD. The model for a spherical particle (having a small size) interacting with the dentinal tubule is presented in Fig. 10.
Простой аналогией может являться колесо машины, проезжающее по выбоине. Если выбоина является для колеса машины сравнительно большой, то при проезде машины по выбоине ощущается сильный удар. Если размер выбоины уменьшается, то интенсивность ощущаемого удара уменьшается до тех пор, пока выбоина не станет достаточно небольшой для того, чтобы колесо машины не проваливалось в выбоину очень глубоко. Если выбоина обладает заданным размером, то такой же эффект можно наблюдать при увеличении размера колеса машины. Аналогичным образом, на фиг. 11 представлена модель для сферических частиц, обладающих увеличивающимся размером (4 мкм, 5 мкм, 6 мкм, 10 мкм), взаимодействующих с дентинным канальцем размером, равным примерно 2,5 мкм. При увеличении размера частиц глубина проникновения частиц в канальцы уменьшается.A simple analogy would be a car wheel driving over a pothole. If the pothole is relatively large for a car wheel, then a strong impact is felt when the car drives over the pothole. As the size of the pothole decreases, the intensity of the perceived impact decreases until the pothole is small enough that the car wheel does not sink very deep into the pothole. If the pothole has a given size, then the same effect can be observed by increasing the size of the car wheel. Similarly, in FIG. 11 shows a model for spherical particles of increasing size (4 µm, 5 µm, 6 µm, 10 µm) interacting with a dentinal tubule of about 2.5 µm. As the particle size increases, the depth of particle penetration into the tubules decreases.
С использованием геометрических формул на основании диаметра сферической частицы можно рассчитать глубину ее проникновения, как это описано в публикации J.M. Fildes et al., Wear 274-275 (2012) 414-422, во всей ее полноте включенной в настоящее изобретение в качестве ссылки. Исходя из размеров частиц диоксида кремния и дентинного канальца глубиной 2,5 мкм, соответствующим значению ИРД, можно построить зависимость глубины проникновения от диаметра частицы в случае, если она обладает сферической формой (см. фиг. 12). При увеличении размера частиц от 3,5 мкм до 12 мкм глубина проникновения высоко сферических частиц уменьшается примерно на 80%.Using geometric formulas, based on the diameter of a spherical particle, the penetration depth can be calculated, as described in J.M. Fildes et al., Wear 274-275 (2012) 414-422, incorporated herein by reference in its entirety. Based on the size of the silica particles and the dentinal tubule with a depth of 2.5 μm, corresponding to the IRD value, it is possible to construct a dependence of the penetration depth on the diameter of the particle if it has a spherical shape (see Fig. 12). As the particle size increases from 3.5 µm to 12 µm, the penetration depth of highly spherical particles decreases by about 80%.
Усилие, необходимое для того, чтобы круглое колесо (по аналогии со сферической частицей) прошло над ступеньками разной высоты (по аналогии с глубиной проникновения) также можно рассчитать с использованием формул, приведенных в публикации "Physics for Scientists and Engineers" Eighth Edition (2010); Serway | Jewett, во всей ее полноте включенной в настоящее изобретение в качестве ссылки. На основании предположения о том, что сферическая частица при прохождении через каналец соприкасается только с одной стороной канальца (за исключением случая, когда она находится на дне, при этом положение соприкосновения является ступенькой) можно приблизительно рассчитать усилие, необходимое для выкатывания частицы из канальца. Поскольку содержание частиц в композициях для ухода за зубами является массовым и количество мелких частиц превышает количество крупных частиц, предполагают, что выраженное в Ньютонах усилие необходимо пересчитывать на массу (в пересчете на грамм). На фиг. 13 представлена зависимость усилия, необходимого для выкатывания сферической частицы массой 1 г из канальца размером 2,5 мкм, от размера частицы. При увеличении размера частиц от 6 мкм до 12 мкм усилие уменьшается более, чем на 50%.The force required for a circular wheel (similar to a spherical particle) to pass over steps of different heights (similar to penetration depth) can also be calculated using the formulas given in "Physics for Scientists and Engineers" Eighth Edition (2010) ; Serway | Jewett, incorporated herein by reference in its entirety. Based on the assumption that the spherical particle, when passing through the tubule, comes into contact with only one side of the tubule (except when it is at the bottom, in which case the contact position is a step), it is possible to approximately calculate the force required to roll out the particle from the tubule. Since the content of particles in dentifrice compositions is by weight and the number of small particles exceeds the number of large particles, it is assumed that the force expressed in Newtons must be converted to mass (in terms of grams). In FIG. 13 shows the dependence of the force required to roll out a 1 g spherical particle from a 2.5 μm tubule on the particle size. As the particle size increases from 6 µm to 12 µm, the force decreases by more than 50%.
В целом следует отметить, что из приведенных выше чертежей, таблиц и обсуждения видно, что характеристики сферических кремнийоксидных материалов принципиально (и неожиданно) отличаются от характеристик обычных использующихся в средствах для ухода за зубами диоксидов кремния, которые являются несферическими и обладают неправильной формой, это в особенности относится к их характеристикам ИРД. В случае высоко сферических материалов размер частиц является основным фактором для регулирования значений ИРД и ПОП, в отличие от обычных обладающих неправильной формой диоксидов кремния, в случае которых размер частиц не оказывает существенного влияния.In general, it should be noted that from the above drawings, tables and discussion, it can be seen that the characteristics of spherical silica materials are fundamentally (and unexpectedly) different from those of conventional silicas used in dentifrices, which are non-spherical and have an irregular shape, this is features refers to their IRD characteristics. In the case of highly spherical materials, the particle size is the main factor for controlling the values of IRD and FOP, in contrast to conventional irregularly shaped silicas, in which the particle size does not have a significant effect.
Настоящее изобретение описано выше со ссылкой на многочисленные варианты осуществления и конкретные примеры. Многие изменения предложат сами специалисты в данной области техники с учетом приведенного выше подробного описания. Все такие очевидные изменения входят в полный предполагаемый объем прилагаемой формулы изобретения. Другие варианты осуществления настоящего изобретения могут включать, но не ограничиваются только ими, приведенные ниже (варианты осуществления описаны с использованием выражения "включающие", но, альтернативно, можно использовать выражения "состоящие в основном из" или "состоящие из"):The present invention has been described above with reference to numerous embodiments and specific examples. Many changes will be suggested by those skilled in the art in light of the above detailed description. All such obvious changes are within the full intended scope of the appended claims. Other embodiments of the present invention may include, but are not limited to, the following (embodiments are described using the expression "comprising", but alternatively, the expressions "consisting mainly of" or "consisting of") can be used:
Вариант осуществления 1. Частицы диоксида кремния, отличающиеся:Embodiment 1. Silica particles characterized by:
(i) медианным размером частиц d50, большим или равным примерно 6 мкм;(i) a median particle size d50 greater than or equal to about 6 microns;
(ii) значением отношения (d90-d10)/d50, находящимся в диапазоне от примерно 1,1 до примерно 2,4;(ii) a ratio (d90-d10)/d50 ranging from about 1.1 to about 2.4;
(iii) значением ИРД при содержании, составляющем 20 мас. %, находящимся в диапазоне от примерно 40 до примерно 200; и(iii) the value of IRD at a content of 20 wt. % ranging from about 40 to about 200; And
(iv) коэффициентом сферичности (S80), большим или равным примерно 0,9.(iv) a sphericity coefficient (S 80 ) greater than or equal to about 0.9.
Вариант осуществления 2. Частицы диоксида кремния, соответствующие варианту осуществления 1, где медианный размер частиц d50 находится в диапазоне от примерно 7 до примерно 25 мкм.Embodiment 2 The silica particles of Embodiment 1 wherein the median particle size d50 is in the range of about 7 to about 25 microns.
Вариант осуществления 3. Частицы диоксида кремния, соответствующие варианту осуществления 1, где медианный размер частиц d50 находится в диапазоне от примерно 8 до примерно 20 мкм.Embodiment 3 The silica particles of Embodiment 1 wherein the median particle size d50 is in the range of about 8 to about 20 microns.
Вариант осуществления 4. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-3, где значение отношения (d90-d10)/d50 находится в диапазоне от примерно 1,1 до примерно 2,2.
Вариант осуществления 5. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-3, где значение отношения (d90-d10)/d50 находится в диапазоне от примерно 1,2 до примерно 2.
Вариант осуществления 6. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-5, где значение ИРД при содержании, составляющем 20 мас. %, находится в диапазоне от примерно 50 до примерно 190.
Вариант осуществления 7. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-5, где значение ИРД при содержании, составляющем 20 мас. %, находится в диапазоне от примерно 85 до примерно 180.Option implementation 7. Particles of silicon dioxide, corresponding to any of the embodiments 1-5, where the value of the IRD at a content of 20 wt. %, ranges from about 85 to about 180.
Вариант осуществления 8. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-7, где частицы диоксида кремния дополнительно отличаются маслоемкостью, находящейся в диапазоне от примерно 30 до примерно 115 см3/100 г.
Вариант осуществления 9. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-7, где частицы диоксида кремния дополнительно отличаются маслоемкостью, находящейся в диапазоне от примерно 30 до примерно 90 см3/100 г.Embodiment 9 The silica particles of any one of Embodiments 1-7, wherein the silica particles are further characterized by an oil absorption ranging from about 30 to about 90 cc /100 g.
Вариант осуществления 10. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-9, где частицы диоксида кремния дополнительно отличаются насыпной плотностью после уплотнения, находящейся в диапазоне от примерно 25 до примерно 65 фунт/фут3.
Вариант осуществления 11. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-9, где частицы диоксида кремния дополнительно отличаются насыпной плотностью после уплотнения, находящейся в диапазоне от примерно 40 до примерно 60 фунт/фут3.Embodiment 11. The silica particles of any one of Embodiments 1-9, wherein the silica particles further have a bulk density after compaction ranging from about 40 to about 60 lb/ft 3 .
Вариант осуществления 12. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-11, где частицы диоксида кремния дополнительно отличаются БЭТ-поверхностью, находящейся в диапазоне от примерно 10 до примерно 200 м2/г.
Вариант осуществления 13. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-11, где частицы диоксида кремния дополнительно отличаются БЭТ-поверхностью, находящейся в диапазоне от примерно 20 до примерно 100 м2/г.Embodiment 13 The silica particles of any one of Embodiments 1-11, wherein the silica particles are further characterized by a BET surface area ranging from about 20 to about 100 m 2 /g.
Вариант осуществления 14. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-13, где частицы диоксида кремния дополнительно отличаются количеством остатка на сите 325 меш, меньшим или равным примерно 1,2 мас. %.Embodiment 14. The silica particles of any one of Embodiments 1-13, wherein the silica particles are further characterized by a 325 mesh residue of less than or equal to about 1.2 wt. %.
Вариант осуществления 15. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-13, где частицы диоксида кремния дополнительно отличаются количеством остатка на сите 325 меш, меньшим или равным примерно 0,5 мас. %.
Вариант осуществления 16. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-15, где коэффициент сферичности (S80) больше или равен примерно 0,92.
Вариант осуществления 17. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-15, где коэффициент сферичности (S80) больше или равен примерно 0,94.Embodiment 17 The silica particles of any one of Embodiments 1-15 wherein the sphericity coefficient (S 80 ) is greater than or equal to about 0.94.
Вариант осуществления 18. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-17, где частицы диоксида кремния дополнительно отличаются показателем абразивности по Айнлехнеру, находящимся в диапазоне от примерно 0,5 до примерно 7 мг потерь/100000 оборотов.Embodiment 18. The silica particles of any one of Embodiments 1-17, wherein the silica particles are further characterized by an Einlechner abrasion value ranging from about 0.5 to about 7 mg loss/100,000 revolutions.
Вариант осуществления 19. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-18, где частицы диоксида кремния представляют собой частицы осажденного диоксида кремния.Embodiment 19 The silica particles according to any one of Embodiments 1-18, wherein the silica particles are precipitated silica particles.
Вариант осуществления 20. Частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-19, где частицы диоксида кремния являются аморфными.
Вариант осуществления 21. Композиция, содержащая частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-20.Embodiment 21 A composition comprising silica particles according to any one of Embodiments 1-20.
Вариант осуществления 22. Композиция для ухода за зубами, содержащая частицы диоксида кремния, соответствующие любому из вариантов осуществления 1-20.Embodiment 22 A dentifrice composition comprising silica particles according to any one of Embodiments 1-20.
Вариант осуществления 23. Композиция для ухода за зубами, содержащая от примерно 0,5 до примерно 50 мас. % частиц диоксида кремния, соответствующих любому из вариантов осуществления 1-20.Embodiment 23. Composition for caring for teeth, containing from about 0.5 to about 50 wt. % silica particles corresponding to any of embodiments 1-20.
Вариант осуществления 24. Композиция для ухода за зубами, содержащая от примерно 5 до примерно 35 мас. % частиц диоксида кремния, соответствующих любому из вариантов осуществления 1-20.Embodiment 24. Composition for caring for teeth, containing from about 5 to about 35 wt. % silica particles corresponding to any of embodiments 1-20.
Вариант осуществления 25. Композиция для ухода за зубами, соответствующая любому из вариантов осуществления 22-24, где композиция дополнительно содержит по меньшей мере один из следующих: влагоудерживающее средство, растворитель, связующее, терапевтическое средство, хелатный агент, загуститель, отличающийся от частиц диоксида кремния, поверхностно-активное вещество, абразивный материал, отличающийся от частиц диоксида кремния, подсластитель, краситель, вкусовой агент и консервант, или любую их комбинацию.
Вариант осуществления 26. Способ получения частиц диоксида кремния, способ включает:Embodiment 26. Method for producing silica particles, the method includes:
(a) непрерывную загрузку неорганической кислоты и силиката щелочного металла в петлевую зону реакции, содержащую поток жидкой среды, в которой по меньшей мере часть неорганической кислоты и силиката щелочного металла вступают в реакцию с получением частиц диоксида кремния в жидкой среде, содержащейся в петлевой зоне реакции;(a) continuously feeding inorganic acid and alkali metal silicate into a loop reaction zone containing a liquid medium stream in which at least a portion of the inorganic acid and alkali metal silicate react to form silica particles in the liquid medium contained in the loop reaction zone ;
(b) непрерывную рециркуляцию жидкой среды через петлевую зону реакции, где петлевая зона реакции не включает сито статора или петлевая зона реакции включает сито статора с отверстиями, обладающими площадью поперечного сечения, равной более 3 мм2, или частота сдвига в петлевой зоне реакции составляет менее 1000000 взаимодействий/мин, или и то, и другое; и(b) continuous recirculation of the liquid medium through the loop reaction zone, where the loop reaction zone does not include a stator screen or the loop reaction zone includes a stator screen with holes having a cross-sectional area equal to more than 3 mm 2 or the shear frequency in the loop reaction zone is less than 1000000 interactions / min, or both; And
(c) непрерывную выгрузку из петлевой зоны реакции части жидкой среды, содержащей частицы диоксида кремния.(c) continuously discharging from the loop reaction zone a portion of the liquid medium containing silica particles.
Вариант осуществления 27. Способ, соответствующий варианту осуществления 26, в котором стадии (а)-(с) проводят одновременно.Embodiment 27. The method according to Embodiment 26, wherein steps (a) to (c) are carried out simultaneously.
Вариант осуществления 28. Способ, соответствующий варианту осуществления 26 или 27, в котором петлевая зона реакции включает петлю с непрерывной циркуляцией одной или большей трубок петлевого реактора.Embodiment 28. The method according to Embodiment 26 or 27 wherein the loop reaction zone includes a continuous circulation loop of one or more loop reactor tubes.
Вариант осуществления 29. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 26-28, в котором:Embodiment 29. A method according to any one of Embodiments 26-28, wherein:
неорганическую кислоту и силикат щелочного металла загружают в петлевую зоны реакции в разных положениях петлевой хоны реакции;inorganic acid and alkali metal silicate are loaded into the loop reaction zone at different positions of the loop reaction zone;
неорганическая кислота включает серную кислоту, хлористоводородную кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту или их комбинацию, и силикат щелочного металла включает силикат натрия.the inorganic acid includes sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, or a combination thereof, and the alkali metal silicate includes sodium silicate.
Вариант осуществления 30. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 26-29, в котором жидкую среду рециркулируют через петлевую зону реакции при значении рН, находящемся в диапазоне от примерно 6 до примерно 10.Embodiment 30. The method of any one of Embodiments 26-29 wherein the liquid medium is recycled through the loop reaction zone at a pH ranging from about 6 to about 10.
Вариант осуществления 31. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 26-30, в котором:Embodiment 31. A method according to any one of Embodiments 26-30, wherein:
часть жидкой среды, выгружаемой из петлевой зоны реакции, выгружают при объемной скорости, пропорциональной количеству неорганической кислоты и силиката щелочного металла, загружаемых в петлевую зону реакции; и стадии (а)-(с) проводят в содержащем одну петлю реакторе с непрерывной циркуляцией.part of the liquid medium discharged from the loop reaction zone is discharged at a space velocity proportional to the amount of inorganic acid and alkali metal silicate loaded into the loop reaction zone; and steps (a)-(c) are carried out in a continuous loop reactor.
Вариант осуществления 32. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 26-31, в котором жидкую среду рециркулируют через петлевую зону реакции при скорости, находящейся в диапазоне от примерно 15 до примерно 150 л/мин.Embodiment 32. The method of any one of Embodiments 26-31 wherein the liquid medium is recirculated through the loop reaction zone at a rate ranging from about 15 to about 150 L/min.
Вариант осуществления 33. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 26-32, в котором жидкую среду рециркулируют через петлевую зону реакции при скорости, находящейся в диапазоне от примерно 50 до примерно 1000 об.%/мин.Embodiment 33. A method according to any one of Embodiments 26-32, wherein the liquid medium is recycled through the loop reaction zone at a rate ranging from about 50 to about 1000 rpm.
Вариант осуществления 34. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 26-33, в котором на стадии (b) рециркулируют всю жидкую среду или более 95 мас. % жидкой среды.Option implementation 34. The method corresponding to any of the embodiments 26-33, in which stage (b) recycle the entire liquid medium or more than 95 wt. % liquid medium.
Вариант осуществления 35. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 26-34, в котором стадию (b) проводят при температуре, находящейся в диапазоне от примерно 85 до примерно 100°С.Embodiment 35. The method of any one of Embodiments 26-34, wherein step (b) is carried out at a temperature ranging from about 85°C to about 100°C.
Вариант осуществления 36. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 26-35, дополнительно включающий проводимую после стадии (с) стадию регулирования значения рН, проводимую после стадии (с) стадию фильтрования, проводимую после стадии (с) стадию промывки, проводимую после стадии (с) стадию сушки или любую их комбинацию.Embodiment 36. The method according to any one of Embodiments 26 to 35, further comprising a pH adjustment step after step (c), a filtration step after step (c), a washing step after step (c). c) a drying step, or any combination thereof.
Вариант осуществления 37. Способ, соответствующий любому из вариантов осуществления 26-36, где частицы диоксида кремния отличаются:Embodiment 37. The method according to any of Embodiments 26-36, wherein the silica particles are:
(i) медианным размером частиц d50, большим или равным примерно 6 мкм;(i) a median particle size d50 greater than or equal to about 6 microns;
(ii) значением отношения (d90-d10)/d50, находящимся в диапазоне от примерно 1,1 до примерно 2,4;(ii) a ratio (d90-d10)/d50 ranging from about 1.1 to about 2.4;
(iii) значением ИРД при содержании, составляющем 20 мас. %, находящимся в диапазоне от примерно 40 до примерно 200; и(iii) the value of IRD at a content of 20 wt. % ranging from about 40 to about 200; And
(iv) коэффициентом сферичности (S80), большим или равным примерно 0,9.(iv) a sphericity coefficient (S 80 ) greater than or equal to about 0.9.
Вариант осуществления 38. Частицы диоксида кремния, полученные способом, соответствующим любому из вариантов осуществления 26-37.Embodiment 38. Silica particles produced by a method according to any one of Embodiments 26-37.
Вариант осуществления 39. Частицы диоксида кремния, соответствующие варианту осуществления 38, где частицы диоксида кремния представляют собой частицы осажденного диоксида кремния.Embodiment 39. The silica particles according to Embodiment 38, wherein the silica particles are precipitated silica particles.
Вариант осуществления 40. Частицы диоксида кремния, соответствующие варианту осуществления 38 или 39, где частицы диоксида кремния являются аморфными.Embodiment 40. The silica particles according to Embodiment 38 or 39, wherein the silica particles are amorphous.
Claims (52)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201762551259P | 2017-08-29 | 2017-08-29 | |
US62/551,259 | 2017-08-29 | ||
US201862684082P | 2018-06-12 | 2018-06-12 | |
US62/684,082 | 2018-06-12 | ||
PCT/EP2018/073097 WO2019042975A1 (en) | 2017-08-29 | 2018-08-28 | Spherical silica particle size for rda control |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020111681A RU2020111681A (en) | 2021-09-30 |
RU2020111681A3 RU2020111681A3 (en) | 2022-04-27 |
RU2798833C2 true RU2798833C2 (en) | 2023-06-28 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3960586A (en) * | 1973-10-03 | 1976-06-01 | J. M. Huber Corporation | Amorphous precipitated siliceous pigments and improved process for producing such pigments |
US5512271A (en) * | 1991-10-02 | 1996-04-30 | Unilever Patent Holdings Bv | Silicas for use in transparent toothpaste compositions |
WO2011106289A2 (en) * | 2010-02-24 | 2011-09-01 | J.M. Huber Corporation | Continuous silica production process and silica product prepared from same |
RU2465887C2 (en) * | 2008-05-16 | 2012-11-10 | Колгейт-Палмолив Компани | Compositions for oral cavity care and their application |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3960586A (en) * | 1973-10-03 | 1976-06-01 | J. M. Huber Corporation | Amorphous precipitated siliceous pigments and improved process for producing such pigments |
US5512271A (en) * | 1991-10-02 | 1996-04-30 | Unilever Patent Holdings Bv | Silicas for use in transparent toothpaste compositions |
RU2465887C2 (en) * | 2008-05-16 | 2012-11-10 | Колгейт-Палмолив Компани | Compositions for oral cavity care and their application |
WO2011106289A2 (en) * | 2010-02-24 | 2011-09-01 | J.M. Huber Corporation | Continuous silica production process and silica product prepared from same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2673449C1 (en) | Continuous method for preparing silicone dioxide and silicone dioxide product prepared by this method | |
AU2019287467B2 (en) | Dentifrice formulations having spherical stannous compatible silica particles for reduced RDA | |
EP3807217B1 (en) | Spherical stannous compatible silica particles for reduced rda | |
US11548788B2 (en) | Spherical silica for tubule occlusion | |
EP2007676A2 (en) | High-cleaning silica materials made via product morphology control under high shear conditions | |
US7270803B1 (en) | High-cleaning, low abrasion, high brightness silica materials for dentrifices | |
US11285088B2 (en) | Spherical silica particle size for RDA control | |
RU2798833C2 (en) | Size of spherical silicon dioxide particles intended for regulation of ird | |
RU2786400C2 (en) | Spherical particles of silicon dioxide, compatible with bivalent tin compound, intended for reduction in rda value | |
RU2788169C2 (en) | Spherical silica designed for tubular occlusion |