TWI630918B - 用於牙膏中提升清潔之經處理的矽石及金屬矽酸鹽 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示經處理之矽石材料以及製造該等材料之方法及包含經處理之矽石材料的牙膏組成物。

Description

用於牙膏中提升清潔之經處理的矽石及金屬矽酸鹽 【相關申請案之交叉參考】
本申請案主張2012年11月19日申請之美國臨時專利申請案第61/727,831號之優先權權益，其以全文引用的方式併入本文中。
背景
本發明係關於矽石及矽酸鹽材料，且特定言之係關於在牙膏組成物中可提供提升之清潔特性之經處理的矽石及金屬矽酸鹽材料。
習知牙膏組成物包含研磨物質以有助於移除牙齒沈積物。一種此牙齒沈積物係菌膜，一種牢固黏附至牙齒表面且常含有可導致牙齒變色之棕色或黃色材料的蛋白膜。牙膏應具足夠研磨性以清潔牙齒表面，但不應過於研磨而損傷牙齒之硬組織。
因此，牙膏效能可對研磨物質之侵蝕性具高度敏感性。合成低結構矽石材料因其作為研磨劑之有效性以及其低毒性特徵及與其他牙膏組分(諸如氟化鈉)之相容性而用作研磨物質。
迄今為止，習知研磨材料具有與最大化清潔及最小化牙本質研磨相關之限制以及就製造程序而言具有複雜性。因此，通常需要研發展示高菌膜清潔特性且具有可接受牙本質研磨水準之新的牙齒研磨劑及其牙膏。此需要及其他需要由本發明之組成物及方法得以滿足。
根據本發明之目的，如本文具體化且廣泛描述，本發明在一態樣中係關於矽石及矽酸鹽材料，且特定言之係關於在牙膏中可提供提升之清潔特性之經處理的矽石及金屬矽酸鹽材料。
在一態樣中，本發明提供一種製備矽石材料之方法，該方法包含：熱處理包含金屬化合物之矽石材料，其中該金屬在其氧化物形式中具有至少約5.5之莫氏硬度值(Mohs hardness value)，且其中熱處理包含在一定溫度下加熱矽石材料且持續一段時間以充分使安置於材料的表面上之金屬化合物之至少一部分脫水。
在一態樣中，本發明提供一種製備牙膏組成物之方法，該方法包含：在約400℃至約900℃之溫度下熱處理矽石材料以形成經熱處理之矽石材料，及隨後使經熱處理之矽石材料與一或多種牙膏組分接觸以形成牙膏組成物。
在另一態樣中，本發明提供一種具有以下一或多者之矽石材料：安置於其表面上之濃度至多約10wt.%之金屬離子；在900℃下小於約3wt.%之灼燒損失；或與未暴露於熱處理步驟之習知矽石材料相比增加之聚合程度。
在另一態樣中，本發明提供一種與習知未經熱處理之沈澱矽石相比具有至少約150%之增加的Einlehner磨損值且在熱處理之後與習知未經熱處理之沈澱矽石相比仍具有可接受RDA範圍內之RDA值增加的矽石材料。
在又一態樣中，本發明提供一種包含前述申請專利範圍中任一項之矽石材料的牙膏組成物。
本發明之其他態樣將部分在下文實施方式中描述，且部分將由實施方式顯而易見，或可藉由實踐本發明而得知。本發明之優勢將藉助於尤其在隨附申請專利範圍中指出之元件及組合而實現且獲得。應瞭解， 上文通用描述及下文實施方式僅為例示性及解釋性的且並非如主張般限制本發明。
參考本發明之以下實施方式及其中所包括之實施例可更容易地理解本發明。
在揭示及描述本發明之化合物、組成物、物品、系統、裝置及/或方法之前，應瞭解其不限於特定合成方法(除非另外說明)或特定試劑(除非另外說明)，因此當然可變化。亦應瞭解，本文中所用之術語係用於僅描述特定態樣之目的且不欲限制。儘管在實踐或測試本發明中可使用與本文所述彼等類似或等效之任何方法及材料，現描述實例方法及材料。
本文提及之所有公開案均以引用的方式併入本文中以揭示及描述公開案相關引用之方法及/或材料。
除非另外定義，否則本文所用之所有技術及科學術語均具有如一般熟習本發明所屬技術者通常所理解之相同含義。儘管在實踐或測試本發明中可使用與本文所述彼等類似或等效之任何方法及材料，現描述實例方法及材料。
如本文所用，除非特定相反描述，否則單數形式「一」及「該」包括複數個參考物，除非文中另外明確說明。因此，例如提及「填充劑」或「溶劑」分別包括兩種或兩種以上填充劑或溶劑之混合物。
如本文所用，術語「可選(optional)」或「視情況(optionally)」意謂隨後描述之事件或情形可發生或可不發生，且此描述包括該事件或情形發生之情況及其不發生之情況。
為達成本發明之目的，「牙膏」具有Oral Hygiene Products and Practice,Morton Pader,Consumer Science and Technology Series，第6卷，Marcel Dekker,NY 1988，第200頁中定義之含義。即，「牙膏」係「......一種與牙刷一起使用以清潔牙齒之可觸及表面的物質。牙膏主要由水、清潔劑、保濕劑、黏合劑、調味劑及細粉狀研磨劑作為主要成分而構成......牙膏被視為用於向牙齒輸送抗齲齒劑之含研磨劑劑型。」牙膏配方含有在併入牙膏配方中之前必須溶解之成分(例如，抗齲齒劑(諸如氟化鈉、磷酸鈉)、調味劑(諸如糖精))。
本申請案中所報導之用於量測沈澱矽石/矽膠硬度之Brass Einlehner(BE)磨損測試詳細描述於以引用方式併入本文之美國專利第6,616,916號中，涉及一般如下使用之Einlehner AT-1000磨損試驗機：(1)將長網造紙機黃銅絲濾網稱重且暴露於10%含水矽石懸浮液作用下持續固定持續時間；(2)隨後以每100,000轉長網造紙機絲濾網之黃銅損失毫克數測定磨損量。以mg損失為單位量測之結果可特性化為10%黃銅Einlehner(BE)磨損值。
本發明中所用含有矽石組成物之牙膏的放射性牙本質磨損(Radioactive Dentin Abrasion，RDA)值係根據Hefferen,Journal of Dental Res.,1976年7月至8月，55(4)，第563-573頁闡述且於Wason美國專利第4,340,583號、第4,420,312號及第4,421,527號中所述之方法來測定，該等公開案及專利均以引用的方式併入本文中。
牙膏組成物之清潔特性典型地根據菌膜清潔比(Pellicle Cleaning Ratio，「PCR」)值來表述。PCR測試量測在固定刷牙條件下牙膏組成物移除牙齒上之菌膜的能力。PCR測試描述於「In Vitro Removal of Stain with Dentifrice」G.K.Stookey等人，J.Dental Res.,61,1236-9,1982中。PCR與RDA結果均視牙膏組成物組分之性質及濃度而變化。PCR與RDA值均無單位。
本發明揭示欲用於製備本發明組成物之組分以及欲用於本文揭示方法中之組成物本身。本文中揭示該等及其他材料，且應瞭解當揭示該等材料之組合、子集、相互作用、群組等，同時無法明確揭示該等化合物之每一各種個體與集體組合及排列之特定提及時，在本文中特定涵蓋且描述其每一者。舉例而言，若揭示且論述一種特定化合物且論述可對包括化合物之多種分子進行之多種改質，除非特定相反指示，否則特定涵蓋化合物之各自與每一種組合及排列以及可能之改質。因此，若揭示一類分子A、B及C以及一類分子D、E及F且揭示一種組合分子之實例A-D，則即使未個別地引用每一者，仍個別地且集體地涵蓋其每一者，意謂認為揭示組合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E及C-F。同樣，亦揭示該等組合之任何子集或組合。因此，例如認為揭示子群A-E、B-F及C-E。此概念適用於本申請案之所有態樣，包括(但不限於)製造及使用本發明組成物之方法中之步驟。因此，若存在可進行之各種其他步驟，則應瞭解該等其他步驟之每一者均可由本發明方法之任何特定具體實例或具體實例組合來進行。
本文揭示之每種材料均係市售及/或其製造方法為熟習此項技術者所知。
應瞭解，本文揭示之組成物具有某些功能。本文揭示用於進行所揭示功能之某些結構要求，且應瞭解存在可執行相同功能之與所揭示結構相關之各種結構，且該等結構典型地將達成相同結果。
如上文簡單描述，本發明提供可用於牙膏組成物中之矽石及矽酸鹽材料、其製備方法及包含本發明矽石及矽酸鹽材料之牙膏組成物。
在口腔護理行業中，需要具有提升清潔特性之牙膏材料。該等牙膏材料亦有利地展示適度牙本質及牙釉質磨損特性以使得在重複使用期間不損傷牙齒。已向牙膏材料中添加鋅及磷酸鹽且可導致菌膜清潔比 (PCR)小幅提升，但仍需要進一步提升。製造商傳統上已使用高硬度研磨材料，諸如α-氧化鋁(亦即，金剛砂)，但可預期該等材料展示更高水準之牙釉質磨損(REA)且缺乏氟化物可用性。
在一態樣中，本發明之矽石材料可提供提升之清潔(例如，PCR)，同時維持所需之RDA及/或REA值。在另一態樣中，矽石材料亦可提供所需之氟化物可用性。在各種態樣中，本發明之矽石材料包含經熱處理之矽石材料。在另一態樣中，本發明之矽石材料包含一或多種以其氧化物形式存在之金屬離子。
在一態樣中，可藉由在初始形成之初級粒子傾向於彼此締合、但不聚集成三維凝膠結構之條件下添加無機酸、酸性氣體或酸化劑使可溶性鹼性矽酸鹽失穩且自其沈澱非晶形矽石來產生沈澱矽石材料。
矽石
適用於牙膏組成物中之矽石材料可包含合成產生之沈澱矽石。在一態樣中，矽石材料可為低結構矽石材料。該等矽石材料可使用各種程序產生。在一態樣中，可使矽酸鹽化合物(諸如矽酸鈉)與無機酸接觸以形成矽酸鹽溶液。隨後可將矽酸鹽溶液與硫酸合併且可沈澱非晶形矽石粒子。
矽酸鹽化合物可包含適用於製備沈澱矽石材料之任何矽酸鹽化合物。在各種態樣中，任何適合之鹼金屬矽酸鹽均可用於本文所述之方法，包括金屬矽酸鹽、二矽酸鹽及其類似物。在一態樣中，可使用水溶性矽酸鹽，諸如矽酸鉀、矽酸鈉或其組合。在其他態樣中，可選擇具有所需金屬：矽酸鹽莫耳比(molar ratio，MR)之矽酸鹽化合物。舉例而言，矽酸鈉一般可具有約1：1至約1：3.5之金屬：矽酸鹽莫耳比。在一態樣中，矽酸鹽化合物可具有約1：1至約1：3.5，例如約1：1、1：1.25、1：1.5、1：1.75、1：2、1：2.25、1：2.5、1：2.75、1：3、1：3.25或1：3.5；或約1：2.5至約1：3.5，例如約1：2.5、 1：2.75、1：3、1：3.25或1：3.5之莫耳比。在另一態樣中，矽酸鹽化合物可具有約1：3.32之莫耳比。
在一態樣中，矽酸鹽化合物(諸如矽酸鈉)可與無機酸接觸以產生矽酸鹽溶液。一般而言，可使用能夠至少部分溶解矽酸鹽化合物且形成矽酸鹽溶液之任何無機酸。在另一態樣中，特定無機酸之選擇可視所用特定矽酸鹽化合物而變化。在各種態樣中，無機酸可包含硝酸、鹽酸、磷酸、硼酸、氫氟酸或其組合。在其他態樣中，除本文特定引用之任何酸以外可使用其他適合酸，或可使用其他適合酸代替本文特定引用之任何酸。矽酸鹽化合物與酸可以任何適合比率接觸以提供具有所需矽酸鹽濃度之溶液。在一態樣中，溶液包含約8wt.%至約35wt.%矽酸鹽，例如約8、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、33或35wt.%矽酸鹽。在另一態樣中，溶液包含約8wt.%至約20wt.%矽酸鹽，例如約8、10、12、14、16、18或20wt.%矽酸鹽。在一特定態樣中，矽酸鹽溶液可包含約19.5wt.%矽酸鹽。在其他態樣中，所得矽酸鹽溶液可具有小於或大於本文特定引用之任何值的矽酸鹽濃度，且本發明欲涵蓋該等溶液。在其他態樣中，矽酸鹽溶液係市售的且可購買且原樣使用(例如，購自Sigma-Alrich公司，St.Louis,Missouri,USA)。
在另一態樣中，矽酸鹽溶液可具有約2wt.%至約10wt.%之矽酸鹽濃度，例如約2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10wt.%。在又一態樣中，具有較高濃度(例如約20wt.%)之矽酸鹽溶液可於水中稀釋至如本文所述之較低濃度。舉例而言，一定量之19.5wt.%矽酸鹽溶液可經稀釋至約5.5wt.%之濃度。
矽酸鹽溶液可視情況經加熱至例如約75℃、約80℃、約85℃、約87℃、約90℃或更高及/或經攪拌。
摻雜劑金屬
在一態樣中，所得沈澱矽石材料包含一或多種金屬離子。在另一態樣中，金屬離子(若存在)在其氧化物形式下具有至少約5.5之莫氏硬度值。在各種態樣中，金屬離子可包含鋁、錫或其組合。在其他態樣中，可使用本文中未特定引用之其他金屬離子，且本發明不欲限制為本文引用之金屬離子。在一特定態樣中，金屬離子包含鋁。
金屬離子(若存在)可使用鹽(例如可溶性金屬鹽)引入。在一態樣中，該種金屬鹽可於水溶液、硫酸溶液或矽酸鹽溶液中至少部分溶劑化。在一態樣中，金屬鹽可包含硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽或其組合。在另一態樣中，金屬鹽可包含硫酸鹽、硝酸鹽或其組合。在各種例示性態樣中，金屬鹽可包含硫酸鋁、硝酸亞錫或其組合。
矽酸鹽溶液、金屬鹽及酸化劑(諸如硫酸)隨後可接觸。酸化劑之濃度及/或pH可為適用於製備沈澱矽石材料之任何濃度及/或pH。在各種態樣中，酸化劑可包含約5wt.%至約35wt.%硫酸，例如約5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、33或35wt.%；或約12wt.%至約22wt.%硫酸，例如約12、13、14、15、16或17wt.%硫酸。
在一態樣中，一或多種金屬鹽在與矽酸鹽接觸之前可溶解於酸化劑中。在另一態樣中，金屬鹽(若存在)可溶解於水或酸性溶液中以隨後與酸化劑及/或矽酸鹽溶液接觸。金屬鹽濃度可視反應條件及其他反應物之濃度而變化，且本發明不欲限制為任何特定金屬鹽濃度。在一態樣中，金屬鹽濃度可為約0.2N至約0.4N，例如約0.2、0.22、0.24、0.26、0.28、0.29、0.3、0.32、0.34、0.36、0.38或0.4N。在另一態樣中，例如包含硫酸鋁之硫酸溶液可具有約0.10mol/L至約0.20mol/L之鋁濃度，例如約0.10、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19或0.20mol/L。類似地，例如包含硝酸亞錫之硫酸溶液可具有約0.25mol/L至約0.35mol/L之錫濃度，例如約0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34或 0.35mol/L。
在一特定態樣中，可將一定量之稀(例如約5.5wt.%)矽酸鹽溶液安置於一容器中，且隨後可同時或實質上同時向該容器中添加額外之矽酸鹽溶液及含有溶解金屬鹽之硫酸溶液。在該種態樣中，容器中之溶液可視情況在反應期間經加熱及/或攪拌。
可經一段時間向容器中添加矽酸鹽溶液及例如包含溶解金屬鹽之酸化劑。在一態樣中，可緩慢添加矽酸鹽溶液、酸化劑、金屬鹽或其任何組合以使得在反應容器中至少部分混合。在另一態樣中，矽酸鹽溶液與酸化劑可同時或實質上同時添加。在各種態樣中，矽酸鹽溶液與例如包含金屬鹽(若存在)之酸化劑之添加比可為約1：0.1至約1：0.6，例如約1：0.1、1：0.15、1：0.2、1：0.25、1：0.3、1：0.33、1：0.35、1：0.4、1：0.45、1：0.5、1：0.55、1：0.6。在另一態樣中，矽酸鹽溶液與酸化劑之添加比可為約1：0.33以使得例如以約1.1L/min之速率添加矽酸鹽溶液且視情況同時以約0.33L/min之速率添加含有金屬鹽之硫酸溶液。
矽酸鹽溶液與酸化劑可添加一段固定時間或直至耗盡。在一態樣中，可在一段時間後停止添加矽酸鹽溶液，其中添加酸化劑額外繼續一段時間。在一態樣中，可繼續添加酸化劑直至反應容器中達到所需pH。在該種態樣中，可添加酸化劑直至反應容器中之pH為約4.5至約6.5，例如約4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6、6.1、6.2、6.3、6.4或6.5；或約5.3至約5.7，例如約5.3、5.4、5.5、5.6或5.7。
在另一態樣中，可在任何需要時間停止添加矽酸鹽溶液及/或酸化劑且隨後將反應容器之pH調節至所需值。
在另一態樣中，矽酸鹽溶液可藉由與金屬鹽或其溶液接觸而中和或至少部分中和，而不需要酸。
在使矽酸鹽溶液、酸化劑及金屬鹽接觸之後，可使所得溶液消化一段時間。在一態樣中，可使溶液在約90℃之溫度下消化至少約10分鐘之時間。在其他態樣中，若進行消化步驟，則可在任何適合溫度下進行任何適合之持續時間，且熟習此項技術者在本發明之所有權內可易於確定適當消化條件。消化之後，所得沈澱矽石材料可例如藉由過濾自溶液分離。經分離之矽石材料可視情況經洗滌以移除所有或一部分酸及任何未反應之溶解矽酸鹽或金屬鹽。在一態樣中，經分離之矽石材料可例如經去離子水洗滌直至達到約1,500μS之電導率。在其他態樣中，經分離之矽石材料可原樣使用，或可經洗滌至大於或小於本文特定描述之程度。在另一態樣中，沈澱矽石材料可例如藉由置於105℃烘箱中隔夜而乾燥。在另一態樣中，沈澱矽石材料可經噴霧乾燥。
必要時，沈澱矽石材料可視情況經加工以達成所需之平均粒徑或粒徑分佈。在各種態樣中，沈澱矽石可經碾磨及/或研磨至所需平均粒徑，例如約10μm。
在一態樣中，矽酸鹽溶液、酸化劑及金屬鹽之反應(例如，接觸)可在高溫下及/或伴隨攪拌進行以避免形成凝膠或聚集矽石粒子。在其他態樣中，應瞭解接觸及/或混合方法、反應物之濃度及添加速率、溫度及pH可各自影響所得沈澱矽石之特性。
在一態樣中，沈澱矽石之製備可如美國專利第2,739,073號、第2,848,346號及第5,891,421號之一或多者中所述進行，其均以全文引用之方式併入本文中，目的在於揭示製備沈澱矽石材料之方法。在其他態樣中，熟習此項技術者在本發明之所有權內可易於確定用於製備所需沈澱物矽石之適當反應物及反應條件。在另一態樣中，用於製備如本文所述含有金屬離子之沈澱矽石的方法可以分批方法、半連續方法或連續方法進行。在一態樣中，所有或一部分步驟可以分批方法進行。在另一態樣中，該方法可 至少部分連續，其中可將矽酸鹽溶液及包含溶解金屬鹽之酸化劑連續饋入環形反應區中，其中至少一部分酸化劑、金屬鹽及矽酸鹽反應以形成沈澱矽石。
熱處理
在一態樣中，如上文所述製備之沈澱矽石材料可能包含一或多種水合金屬物質。由於該等物質典型地係柔軟的，因此可使用加熱步驟使矽石表面上之金屬中心脫水且例如產生金屬氧化物。在另一態樣中，在不使用具有所需莫氏硬度之金屬鹽情形下即可製備沈澱之矽石材料。由具有所需莫氏硬度之金屬鹽製備之矽石材料、不以該種金屬鹽製備之矽石材料或其組合中任一者均可經受如本文所述之熱處理步驟。
沈澱矽石可經加熱之特定時間及溫度可變化。在一態樣中，可將沈澱矽石在一定溫度下加熱一定時間以充分增加材料Si構架中之聚合程度。在另一態樣中，可將沈澱矽石在一定溫度下加熱一定時間以充分使矽石材料表面上可存在之金屬脫水。在另一態樣中，可將沈澱矽石在一定溫度下加熱一定時間以充分使矽石表面上存在之至少一部分金屬離子脫水。在又一態樣中，可將沈澱矽石在小於誘發材料顯著相轉變或形態變化所需溫度之溫度下加熱。在其他態樣中，沈澱矽石可經加熱以使得矽石材料之中孔隙率及巨孔隙率不因熱處理而顯著改變。
在一態樣中，沈澱矽石可在約400℃至約900℃，例如約400、450、500、550、600、650、700、750、800、850或900℃之溫度下加熱。在另一態樣中，沈澱矽石可在約450℃至約650℃，例如約450、500、550、600或650℃之溫度下加熱。應瞭解，使矽石表面上之所有或一部分金屬物質(若存在)脫水所需之時間可視材料經加熱之溫度而變化。在一態樣中，可將沈澱矽石在約550℃之溫度下加熱大於約8小時之時間。
經熱處理之矽石材料
在熱處理之後，所得矽石材料可視情況具有至多約10wt.%之金屬濃度(亦即，來自一或多種金屬鹽之金屬)，例如約0.5、1、1.25、1.5、1.75、2、2.25、2.5、2.75、3、3.25、3.5、3.75、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10wt.%。在另一態樣中，所得矽石材料可具有至多約5wt.%之金屬濃度，例如在其他態樣中，所得矽石材料可具有約1wt.%至約4wt.%之金屬濃度，例如約1、1.25、1.5、1.75、2、2.25、2.5、2.75、3、3.25、3.5、3.75或4wt.%。
在另一態樣中，所得矽石材料可具有例如以約1wt.%至約4wt.%之濃度存在於其表面上之氧化鋁。在又一態樣中，所得矽石材料可不具有或實質上不具有金屬氧化物，例如當未使用金屬鹽摻雜劑時。
在另一態樣中，所得矽石材料在900℃下可展示小於約3wt.%之灼燒損失，例如約1、1.5、2、2.5或3wt.%。在另一態樣中，所得矽石材料在900℃下可展示小於約4wt.%之灼燒損失。在一態樣中，習知沈澱矽石材料在900℃下典型地具有4與6之間之灼燒損失值，而如本文所述(包括熱處理)製備之矽石材料在900℃下可具有約2.5或2.5以下之灼燒損失。
在又一態樣中，可經由分析技術(諸如固態29Si核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)光譜法)偵測與習知沈澱矽石相比增加之聚合程度。
固態NMR可為一種測定(例如)矽原子配位環境及(例如)含矽固體聚合程度之有力技術。在固態29Si NMR中，可將矽物質識別為M、D l 、T m 及Q n (單、二、三及四級)，表示中心矽原子上之氧取代程度，其中上標l、m及n係指(-O-Si)鍵聯之數目。因此，Q n =Si(OSi) n (OR)4-n (n=1-4)，T m =RSi(OSi) m (OR) 3-m (m=1-3)，D l =R2Si(OSi) l (OR)2-l (l=1-2)且M=R3Si(OSi)，其中R為一些其他基團，諸如有機基團或氫原子。由於四級物質屬於本文所揭示之無機含矽材料，因此其受到最大關注。因此，經如本文所述之熱 處理時可預期含有Q 2 及Q 3 物質之矽醇減少，同時完全聚合Q 4 物質相應增加。
在另一態樣中，可藉由採用「魔角旋轉(magic angle spinning)」(MAS)獲得所得光譜之增強解析度，其中將所關注樣品置於轉子中且以例如>3000rpm之高速旋轉，同時以關於所施加磁場54.74°之「魔角」傾斜。在該種態樣中，可使用此角度，因為大多數致使展寬之相互作用(偶極相互作用、化學位移各向異性(chemical shift anisotropy，CSA)及微晶定向差異)均具有取決於3cos2 θ-1之角度，其中θ為所施加磁場與主軸之間之角度。在該種態樣中，若θ=57.74°，則3cos2 θ-1=0且使得展寬作用最小化。另外，以高rpm有效旋轉可使得物質平均，因為該等固體材料保持固定定向。因此，29SiMAS-NMR本質上可產生關於含矽材料組成之相對詳細資訊及在各種條件下可發生之任何變化。
在一態樣中，本發明之矽石材料及/或包含本發明矽石材料之牙膏的菌膜清潔比可高於未經受熱處理步驟及/或表面上不具有金屬氧化物之相當沈澱矽石。在另一態樣中，可使用本文所述之製備方法使菌膜清潔比提升至少約10%，例如約10、12、14、16、18、20、25%或更多。在其他態樣中，所得矽石材料之菌膜清潔比可在約90至約110之範圍內，例如約90、92、94、96、98、100、102、104、106、108或110。在其他態樣中，所得矽石材料之菌膜清潔比可高於110，且本發明不欲限制於任何特定菌膜清潔比。
在熱處理之後，所得矽石材料之Einlehner磨損值顯著增加。在各種態樣中，Einlehner磨損值在熱處理之後增加約90%至約450%，例如約90、100、110、120、130、140、150、175、200、225、250、250、275、300、325、350、375、400、425或250%；或約120%至約200%，例如約120、125、130、125、140、145、150、160、170、180、190或200%。在另一態樣中，Einlehner磨損值在熱處理之後增加約150%。在習知沈澱物矽石材料中， Einlehner磨損值之變化典型地對應於RDA及/或REA值之變化。牙本質磨損之此種大幅增加將不被接受用於牙膏材料中，因為持續使用將導致損傷牙齒組織。令人驚訝地，如上文所述，本發明沈澱矽石材料展示Einlehner磨損值之顯著增加，而RDA及/或REA值無相應變化。在一態樣中，Einlehner磨損可顯著增加，同時維持所需之RDA及/或REA值。在另一態樣中，所得矽石材料之RDA值在熱處理之後可保持實質上相同或展示小幅可接受之增加。在一態樣中，RDA值在熱處理之後保持在初始值(熱處理之前)之約5%以內。在另一態樣中，RDA值在熱處理之後可增加至多約25%，例如約5、8、12、15、18、21或25%。在又一態樣中，熱處理後之RDA增加可為相應Einlehner磨損增加之約10%。舉例而言，使用硫酸鋁製備之經熱處理沈澱矽石在熱處理之後可展示約215%之Einlehner磨損增加，而相應RDA值在熱處理後僅增加約22%。因此，在一態樣中，本發明之方法使Einlehner磨損值與RDA/REA磨損值脫開聯繫。本文所述之技術可提供在不損傷牙齒組織下可提供提升之菌膜清潔比之牙膏研磨化合物。
牙膏組成物
本發明之沈澱矽石材料可為製備口腔清潔組成物(諸如牙膏(dentifrice)、牙膏劑(toothpaste)及其類似物)中之即用型添加劑。在一態樣中，經熱處理之沈澱矽石材料可與一或多種牙膏組分(諸如研磨劑、流變助劑、增白劑、甜味劑、調味添加劑、界面活性劑、著色劑或其他組分)合併以形成牙膏組成物。若與其他研磨劑(諸如由J.M.Huber公司以商標名稱ZEODENT®提供之任何產品)合併，則該種研磨劑可以任何量添加。在一態樣中，本發明之矽石材料可以約20wt.%之負載用於牙膏組成物中。在其他態樣中，可使用超過20%且至多約25wt.%、30wt.%、35wt.%或更多之本發明之矽石材料。
本發明之矽石材料可單獨用作牙膏組成物中之清潔劑組分 或與一或多種其他研磨劑材料組合使用。因此，本發明材料與其他研磨劑以物理方式摻合於適合牙膏配方中之組合可適用於以所需保護性水準產生目標牙齒清潔及磨損結果。因此，根據本發明，在本發明之牙膏中可存在多種其他習知類型之研磨添加劑。其他該等研磨粒子例如包括且不限於沈澱碳酸鈣(precipitated calcium carbonate，PCC)、研磨碳酸鈣(ground calcium carbonate，GCC)、磷酸二鈣或其二水合物形式、矽膠(及其任何結構)、非晶形沈澱矽石(自身、亦及其任何結構)、珍珠岩、二氧化鈦、焦磷酸鈣、水合氧化鋁、煅燒氧化鋁、不溶性偏磷酸鈉、不溶性偏磷酸鉀、不溶性碳酸鎂、矽酸鋯、矽酸鋁等等，必要時亦可引入所需研磨劑組成物中以調節目標配方(例如，牙膏等)之磨光特徵。
另外，如上文說明，本發明之矽石材料可結合其他研磨劑材料使用，諸如沈澱矽石、矽膠、磷酸二鈣、磷酸二鈣二水合物、偏矽酸鈣、焦磷酸鈣、氧化鋁、煅燒氧化鋁、矽酸鋁、沈澱及研磨碳酸鈣、白堊、膨潤土、微粒熱固性樹脂及一般熟習此項技術者已知之其他適合研磨劑材料。
除研磨劑組分以外，牙膏可視情況包含一或多種感官增強劑。感官增強劑包括保濕劑、甜味劑、界面活性劑、調味劑、著色劑及增稠劑(有時亦稱作黏合劑、膠或穩定劑)。保濕劑用以向牙膏增加身體或「嘴部紋理(mouth texture)」以及防止牙膏乾掉。適合保濕劑可包含聚乙二醇(各種不同分子量)、丙二醇、甘油(丙三醇)、赤藻糖醇、木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇、乳糖醇及氫化澱粉水解產物以及該等化合物之混合物。若存在保濕劑，則保濕劑之典型含量可在牙膏組成物之約20wt%至約30wt%範圍內。
可向牙膏組成物中添加甜味劑以賦予該產品以令人愉悅之口味。適合甜味劑包括糖精(以糖精鈉、鉀或鈣形式)、賽克拉美鹽(cyclamate)(以鈉、鉀或鈣鹽形式)、乙醯磺胺酸鉀(acesulfane-K)、索馬甜(thaumatin)、 新橘皮苷二氫查酮(neohisperidin dihydrochalcone)、加氨甘草素(ammoniated glycyrrhizin)、右旋糖、果糖、蔗糖、甘露糖及葡萄糖。
在一態樣中，界面活性劑亦可用於牙膏組成物中以製得化妝學上更可接受之組成物。若使用界面活性劑，則界面活性劑可為清潔性材料，其對組成物賦予清潔及發泡特性。界面活性劑係安全的，且可與本發明之矽石材料一起在牙膏中使用有效量之陰離子性、陽離子性、非離子性、兩性離子、兩性及甜菜鹼界面活性劑，諸如月桂基硫酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，月桂醯基肌胺酸鹽、肉豆蔻醯基肌胺酸鹽、棕櫚醯基肌胺酸鹽、硬脂醯基肌胺酸鹽及油醯基肌胺酸鹽之鹼金屬或銨鹽，聚氧乙烯去水山梨醇單硬脂酸酯、異硬脂酸酯及月桂酸酯，月桂基磺基乙酸鈉，N-月桂醯基肌胺酸，N-月桂醯基、N-肉豆蔻醯基或N-棕櫚醯基肌胺酸之鈉、鉀及乙醇胺鹽，烷基酚之聚氧化乙烯縮合物，可可醯胺基丙基甜菜鹼、月桂醯胺基丙基甜菜鹼、棕櫚基甜菜鹼及其類似物。若存在界面活性劑，則界面活性劑典型地以約0.1至約15重量%、較佳約0.3重量%至約5重量%，諸如約0.3重量%至約2重量%之量使用。
視情況可向牙膏組成物中添加調味劑。適合調味劑包括(但不限於)冬青油、薄荷油、綠薄荷油、黃樟油及丁香油、桂皮、茴香腦、薄荷腦、瑞香草酚、丁香酚、桉油酚、檸檬、橙及其他該種調味化合物以增加果香、辛香等。該等調味劑可包含醛類、酮類、酯類、酚類、酸類及脂族、芳族及其他醇類之混合物。
另外，可添加著色劑以提升牙膏產品之美學外觀。適合著色劑係選自適當監管機構(諸如FDA)批准之著色劑及歐洲食品與藥物法令(European Food and Pharmaceutical Directives)中列舉之彼等著色劑，且包括顏料(諸如TiO2)及染料(color)(諸如FD&C及D&C染料(dye))。
在各種態樣中，增稠劑可適用於本發明之牙膏組成物中以提 供使牙膏劑穩定以防相分離之凝膠狀結構。適合增稠劑包括矽石增稠劑；澱粉；澱粉甘油劑；膠類，諸如加拉亞膠(gum karaya)(刺梧桐膠(sterculia gum))、黃蓍膠、阿拉伯膠(gum arabic)、甘地膠(gum ghatti)、阿拉伯膠(gum acacia)、三仙膠、瓜爾膠(guar gum)及纖維素膠；矽酸鎂鋁(Veegum)；角叉菜膠；海藻酸鈉；瓊脂(agar-agar)；果膠；明膠；纖維素化合物，諸如纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥甲基纖維素、羥甲基羧丙基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素及硫酸化纖維素；天然及合成黏土，諸如水輝石黏土；以及該等化合物之混合物。增稠劑或黏合劑之典型含量可在牙膏組成物之約0wt%至約15wt%範圍內。
本發明之組成物中視情況使用治療劑以提供齲齒、牙周疾病及溫度敏感性之預防及治療。治療劑之實例(不欲限制)為氟化物來源，諸如氟化鈉、單氟磷酸鈉、單氟磷酸鉀、氟化亞錫、氟化鉀、氟矽酸鈉、氟矽酸銨及其類似物；縮聚磷酸鹽，諸如焦磷酸四鈉、焦磷酸四鉀、焦磷酸二氫二鈉、焦磷酸單氫三鈉；三聚磷酸鹽、六偏磷酸鹽、三偏磷酸鹽及焦磷酸鹽，諸如；抗微生物劑，諸如三氯沙(triclosan)、雙胍類，諸如阿來西定(alexidine)、氯己定(chlorhexidine)及氯己定葡萄糖酸鹽；酶類，諸如木瓜酶、鳳梨酶、葡糖澱粉酶、澱粉酶、聚葡糖酶、聚糖酶(mutanase)、脂酶、果膠酶、鞣酸酶及蛋白酶；四級銨化合物，諸如氯苄烷銨(benzalkonium chloride，BZK)、苄索氯銨(benzethonium chloride，BZT)、氯化十六基吡錠(cetylpyridinium chloride，CPC)及溴化度米芬(domiphen bromide)；金屬鹽，諸如檸檬酸鋅、氯化鋅及氟化亞錫；血根草(sanguinaria)提取物及血根鹼；揮發性油類，諸如桉油酚、薄荷腦、瑞香草酚及水楊酸甲酯；胺氟化物；過氧化物及其類似物。治療劑可以治療上安全且有效之水準單獨或組合用於牙膏配方中。
在另一態樣中，亦可視情況向本發明之組成物中添加防腐劑 以防止細菌生長。批准用於經口組成物中之適合防腐劑(諸如對羥苯甲酸甲酯、對羥苯甲酸丙酯及苯甲酸鈉或其組合)可以安全且有效之量添加。
本文揭示之牙膏亦可包含各種其他成分，諸如脫敏劑、癒合劑、其他齲齒預防劑、螯合劑(chelating agent)/鉗合劑(sequestering agent)、維生素、胺基酸、蛋白質、其他抗牙菌斑/抗牙垢劑、遮光劑、抗生素、抗酶、酶、pH控制劑、氧化劑、抗氧化劑及其類似物。牙膏組成物中可使用水來平衡組成，例如約0wt.%至約60wt.%，且提供所需之流變特性。
在又一態樣中，用於牙膏組成物中之矽石增稠劑可包括(作為非限制性實例)一種非晶形沈澱矽石，諸如ZEODENT® 165矽石。其他矽石增稠劑可包含ZEODENT® 163及/或167及ZEOFREE® 153、177及/或265矽石，其均可購自J.M.Huber公司，Havre de Grace Md.,U.S.A。
本發明可由任何以下例示性及非限制性態樣來描述。
態樣1：一種製備矽石材料之方法，該方法包含熱處理包含金屬化合物之矽石材料，其中該金屬在其氧化物形式下具有至少約5.5之莫氏硬度值，且其中熱處理包含在一定溫度下加熱矽石材料且持續一段時間以充分使安置於材料的表面上之金屬化合物之至少一部分脫水。
態樣2：態樣1之方法，其中熱處理包含將矽石材料在至少約400℃之溫度下加熱至少約8小時。
態樣3：態樣1之方法，其中熱處理包含將矽石材料在至少約550℃之溫度下加熱至少約8小時。
態樣4：態樣1之方法，其中在熱處理之後，該矽石材料具有至多約10wt.%之金屬濃度。
態樣5：態樣1之方法，其中該矽石材料係藉由使矽酸鹽溶液、酸化劑及可溶性金屬鹽接觸來製備，其中該可溶性金屬鹽包含在氧化物形式下具有至少5.5之莫氏硬度值的金屬離子。
態樣6：態樣5之方法，其中該金屬離子包含鋁、錫或其組合中之一或多者。
態樣7：態樣5之方法，其中該金屬離子包含鋁。
態樣8：態樣5之方法，其中該金屬離子包含錫。
態樣9：一種由態樣1之方法製備之矽石材料。
態樣10：一種包含態樣9之矽石材料的牙膏組成物。
態樣11：一種製備牙膏材料之方法，該方法包含在約400℃至約900℃之溫度下熱處理矽石材料以形成經熱處理之矽石材料，及隨後使經熱處理之矽石材料與一或多種牙膏組分接觸以形成牙膏材料。
態樣12：態樣11之方法，其中熱處理包含將矽石材料在至少約400℃之溫度下加熱至少約8小時。
態樣13：態樣11之方法，其中熱處理包含將矽石材料在至少約550℃之溫度下加熱至少約8小時。
態樣14：一種由態樣11之方法製備之牙膏材料。
態樣15：一種在900℃下具有小於約3wt.%之灼燒損失的矽石材料。
態樣16：一種具有以下一或多者之矽石材料：a)安置於其表面上之濃度至多約10wt.%之金屬離子；b)在900℃下小於約3wt.%之灼燒損失；或c)與未暴露於熱處理步驟之習知矽石材料相比增加之聚合程度。
態樣17：態樣16之矽石材料，其具有安置於其表面上之濃度至多約4wt.%之金屬離子。
態樣18：態樣16之矽石材料，其與習知未經熱處理之沈澱矽石相比具有至少約150%之增加的Einlehner磨損值。
態樣19：態樣16之矽石材料，其在熱處理之後與習知未經熱處理之沈澱矽石相比具有至多約25%之RDA值增加。
態樣20：一種包含任何前述態樣之矽石材料的牙膏組成物。
熟習此項技術者將顯而易見，在不偏離本發明範疇或精神下可對本發明進行各種修改及變化。在考慮本文所揭示本發明之說明及實踐下，熟習此項技術者將顯而易見本發明之其他具體實例。預期說明及實施例僅被視為例示性的，本發明之真實範疇及精神由以下申請專利範圍指示。
實施例
提出以下實施例以向一般熟習此項技術者提供關於如何製備及評估本文所主張之化合物、組成物、物品、裝置及/或方法之完整揭示內容及描述，且預期僅為本發明之例示且不欲限制本發明者所認為其發明之範疇。已努力確保關於數值(例如，量、溫度等)之準確性，但應考慮一些誤差及偏差。除非另外指示，否則份為重量份，溫度係以℃計或在周圍溫度下，且壓力係大氣壓或接近大氣壓。
實施例1-製備矽石材料(小批)
在第一實施例中，使用硫酸鋁及硝酸亞錫製備金屬摻雜矽石材料。如下文所述，以2加侖(gallon)標度製備本發明之矽石材料。
硫酸鋁
將335ml矽酸鈉溶液(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及835ml水添加至2加侖反應器中且在以300RPM攪拌下加熱至87℃。隨後分別以64ml/min及19.5ml/min同時添加矽酸鈉溶液(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及硫酸(17.1%，1.12g/mL，含有濃度為0.15mol明礬/L酸溶液之硫酸鋁)，持續47分鐘。47分鐘之後，停止矽酸鹽流且以連續酸流將pH調節至5.5。一旦達到pH 5.5，則使該批次在90℃下消化10分鐘。消化之後，將該批次過濾且洗滌至約1500μS之電導率且在105℃之溫度下乾燥隔夜。隨後將該批次例如以鎚磨機機械碾磨至約10μm之平均粒徑。隨後將該批次分為兩份。該批次之第一部分不經熱處理即使用。該批次之第二部分在550℃之溫 度下加熱隔夜。
硝酸亞錫
將335ml矽酸鹽(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及835ml水添加至2加侖反應器中且在以300RPM攪拌下加熱至87℃。隨後分別以64ml/min及19.5ml/min同時添加矽酸鹽(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及硫酸(17.1%，1.12g/mL，含有濃度為0.29mol硝酸亞錫/L酸溶液之硝酸亞錫)，持續47分鐘。47分鐘之後，停止矽酸鹽流且以連續酸流將pH調節至5.5。一旦達到pH 5.5，則使該批次在90℃下消化10分鐘。消化之後，將該批次過濾且洗滌至約1500μS之電導率且在105℃之溫度下乾燥隔夜。隨後將該批次鎚磨至約10μm之平均粒徑。隨後將該批次分為兩份。該批次之第一部分不經熱處理即使用。該批次之第二部分在550℃之溫度下加熱隔夜。
檢驗所得樣品以確定各種特性。藉由向含有30.0g之1624ppm F-溶液之離心管中添加7.0g矽石研磨劑(或4.0g矽石增稠劑)測定氟化物相容性。混合之後，將溶液在60℃烘箱中之旋轉架上老化60分鐘。隨後使樣品以11,000RPM離心15分鐘或直至無矽石粒子仍懸浮於溶液中。隨後將10.0ml離心溶液添加至10 ml TISAB II緩衝溶液中且藉由氟化物離子選擇性電極測定氟化物濃度。
藉由離子耦合電漿/光學發射光譜法(ion coupled plasma/optical emission spectroscopy，ICP/OES)測定金屬含量，其中將2.0000g矽石材料在鉑坩堝中以數滴去離子水潤濕。添加10ml過氯酸(72%)及10ml氫氟酸(48-50%)且使鉑盤在通風櫥中之攪拌板上緩慢加熱。在加熱鉑盤時，放出白色濃煙。隨後以硼酸(4%)小心沖洗坩堝側面且隨後將其加熱至冒煙。冷卻之後，將坩堝之內容物轉移至250ml量瓶中且以去離子水洗滌坩堝以確保所有剩餘內容物均定量轉移。隨後以5ml鹽酸(36%) 沖洗盤且將洗滌物添加至量瓶中。隨後向量瓶中添加約200ml去離子水，且若所得溶液混濁，則將其在低溫熱板上加熱直至其變澄清。冷卻之後，添加2.50ml鈧內標溶液且以去離子水將量瓶填充至標記處。隨後藉由ICP/OES測定溶液中之金屬濃度。
表1中說明根據每一種沈澱物矽石材料之分析之化學及物理特性。所產生之矽石為低結構，吸油量值在50-61cc/100g範圍內。吸油量及CTAB值在加熱至550℃時實質上不變，表明中孔隙率與巨孔隙率不受加熱步驟劇烈影響。儘管BET表面積在兩種情形下均減少，但減少可能係由於微孔隙率範圍內之體積瓦解。所有樣品之Einlehner值在加熱時均增加。儘管不希望受理論束縛，但此增加可能係由於矽石粒子中Si-O-Si基團之進一步聚合及矽石上金屬加合物之脫水，導致形成較少水合之金屬氧化物物質。由於熱處理矽石粒子導致金屬氧化物物質之壁密度增加及莫氏硬度增加(例如，對於α-氧化鋁而言為9.0，且對於氧化亞錫而言為約6.5)， 所得Einlehner值增加。除含鋁樣品以外，含金屬之矽石之氟化物可用性值不受向矽石中引入金屬物質負面影響。
實施例2-製備矽石材料(大批)
在第二實施例中，如下文所述製備30加侖批量之矽石材料。
矽石(無金屬加合物)
將5.6L矽酸鹽(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及13.9L水添加至30加侖反應器中且在以150RPM攪拌下加熱至87℃。隨後分別以1.1L/min及0.33L/min同時添加矽酸鹽(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及硫酸(17.1%，1.12g/mL)，持續47分鐘。47分鐘之後，停止矽酸鹽流且以連續酸流將pH調節至5.5。一旦達到pH 5.5，則使該批次在90℃下消化10分鐘。消化之後，將該批次過濾且洗滌至約1500μS之電導率且噴霧乾燥。將該批次鎚磨至約10μm之平均粒徑。隨後將矽石分為兩份。該批次之一部分不經進一步熱處理即使用。該批次之第二部分在550℃之溫度下加熱隔夜。
鋁
將5.6L矽酸鹽(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及13.9L水添加至30加侖反應器中且在以150RPM攪拌下加熱至87℃。隨後分別以1.1L/min及0.33L/min同時添加矽酸鹽(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及硫酸(17.1%，1.12g/mL，含有0.25mol明礬/L酸溶液)，持續47分鐘。47分鐘之後，停止矽酸鹽流且以連續酸流將pH調節至5.5。一旦達到pH 5.5，則使該批次在90℃下消化10分鐘。消化之後，將該批次過濾且洗滌至約1500μS之電導率且噴霧乾燥。將該批次鎚磨至約10μm之平均粒徑。隨後將矽石分為兩份。該批次之一部分不經進一步熱處理即使用。該批次之第二部分在550℃之溫度下加熱隔夜。
矽石(無金屬加合物)
將1.9L矽酸鹽(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及4.8L水添加至30加侖反應器中且在以150RPM攪拌下加熱至87℃。隨後分別以1.1L/min及0.35L/min同時添加矽酸鹽(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及硫酸(17.1%，1.12g/mL)，持續47分鐘。47分鐘之後，停止矽酸鹽流且以連續酸流將pH調節至5.5。一旦達到pH 5.5，則使該批次在90℃下消化10分鐘。消化之後，將該批次過濾且洗滌至約1500μS之電導率且噴霧乾燥。將該批次鎚磨至約10μm之平均粒徑。隨後將矽石分為兩份。該批次之一部分不經進一步熱處理即使用。該批次之第二部分在550℃之溫度下加熱隔夜。
鋁
將1.9L矽酸鹽(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及4.8L水添加至30加侖反應器中且在以150RPM攪拌下加熱至87℃。隨後分別以1.1L/min及0.35L/min同時添加矽酸鹽(19.5%，1.180g/mL，3.32MR)及硫酸(17.1%，1.12g/mL，含有0.25m01明礬/L酸溶液)，持續47分鐘。47分鐘之後，停止矽酸鹽流且以連續酸流將pH調節至5.5。一旦達到pH 5.5，則使該批次在90℃下消化10分鐘。消化之後，將該批次過濾且洗滌至約1500μS之電導率且噴霧乾燥。將該批次鎚磨至約10μm之平均粒徑。隨後將矽石分為兩份。該批次之一部分不經進一步熱處理即使用。該批次之第二部分在550℃之溫度下加熱隔夜。
Zeolex 7A
將對照樣品Zeolex® 7A矽石分為相等部分。一部分不經進一步熱處理即使用。第二部分在550℃之溫度下加熱隔夜。
表2中展示在30加侖反應器中製備之矽石的物理特性。以約60-80及45-60cc/100g範圍內之結構水準製備矽石樣品及其含有約3% Al之相應類似物。在550℃下熱處理隔夜導致所有經測試樣品之吸油量及吸水 量值略微減少。BET表面積值在加熱後大幅下降，可能係由於樣品中之微孔隙率瓦解。所有存在及不存在鋁之經測試樣品的Einlehner值亦增加。
如下文表3中所述以20%負載將矽石及鋁樣品調配至牙膏劑組成物中。對所得牙膏劑組成物進行PCR及RDA測試。
PCR測試表明矽石(無金屬加合物)及含有鋁之矽石樣品在熱處理之後均達成較高值。矽石樣品之平均PCR增加為11%且含有鋁之矽石樣品之平均增加係增加16%及49%。RDA在每種情形下均增加，但RDA值仍在對於沈澱矽石研磨劑典型地所觀測到之正常範圍內。

Claims (19)

  1. 一種製備經熱處理之矽石材料之方法，該方法包含熱處理包含金屬之沈澱矽石材料，其中該金屬在其氧化物形式下具有至少約5.5之莫氏硬度值(Mohs hardness value)，且其中熱處理包含在至少約400℃之溫度下加熱該沈澱矽石材料至少8小時的時間足以製造該經熱處理之矽石材料，其特徵在於在900℃下具有小於約3wt.%之灼燒損失，其中該經熱處理之矽石材料之Einlehner磨損值相較於該沈澱矽石材料之Einlehner磨損值增加約90%至約450%，且其中該經熱處理之矽石材料之放射性牙本質磨損值相較於該沈澱矽石之放射性牙本質磨損值增加至多約25%。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中熱處理包含將該沈澱矽石材料在至少約550℃之溫度下加熱至少約8小時。
  3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該經熱處理之矽石材料具有約1wt.%至約10wt.%之金屬濃度。
  4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該沈澱矽石材料係藉由使矽酸鹽溶液、酸化劑及可溶性金屬鹽接觸來製備，其中該可溶性金屬鹽包含在氧化物形式下具有至少5.5之莫氏硬度值的金屬離子。
  5. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中該金屬離子包含鋁、錫或其組合中之一或多者。
  6. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中該金屬離子包含鋁。
  7. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中該金屬離子包含錫。
  8. 一種製備牙膏材料之方法，該方法包含在約400℃至約900℃之溫度下熱處理含鋁及/或錫之沈澱矽石材料至少約8小時以形成經熱處理之矽石材料，及隨後使該經熱處理之矽石材料與一或多種牙膏組分接觸以形成牙膏材料，其中該經熱處理之矽石材料在900℃下具有小於約3wt.%之灼燒損失，其中該經熱處理之矽石材料之Einlehner磨損值相較於該沈澱矽石材料之Einlehner磨損值增加約90%至約450%，且其中該經熱處理之矽石材料之放射性牙本質磨損值相較於該沈澱矽石之放射性牙本質磨損值增加至多約25%。
  9. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中熱處理包含將該沈殿矽石材料在約550℃至約900℃之溫度下加熱至少約8小時。
  10. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該沈殿矽石材料包含矽石粒子。
  11. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該沈殿矽石材料包含矽酸鋁粒子。
  12. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該金屬包含鋁、錫或其組合。
  13. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中該金屬鹽包含鋁或錫之硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽或碳酸鹽。
  14. 一種沈殿矽石材料，其包含約1wt.%至約10wt.%之金屬，該金屬在其氧化物形式下具有至少約5.5之莫氏硬度值，且其中該沈殿矽石材料特徵在於：在900℃下小於約3wt.%之灼燒損失，及菌膜清潔比(PCR)在20%的負載下為至少90。
  15. 根據申請專利範圍第14項之矽石材料，其中該金屬離子包含鋁。
  16. 根據申請專利範圍第14項之矽石材料，其中該金屬離子包含錫。
  17. 根據申請專利範圍第14項之矽石材料，其中該沈殿矽石材料包含矽酸鋁粒子。
  18. 根據申請專利範圍第14項之矽石材料，其中該沈殿矽石材料進一步特徵在於Einlehner磨損值在18至34.8mg損失/100k轉的範圍內。
  19. 一種牙膏組成物，其包含根據申請專利範圍第14項之矽石材料。
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