Композиция на основе диоксида кремния, способ ее получения и средство по уходу за зубами на ее основе

Композиция на основе диоксида кремния, способ ее получения и средство по уходу за зубами на ее основе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Данное изобретение относится к уникальным абразивным и/или загущающим материалам, которые представляют собой образованные «по месту» композиции разновидностей осажденного диоксида кремния и разновидностей гелеобразного диоксида кремния. Такие композиции обнаруживают различные выгодные характеристики, зависящие от структуры композитного материала, образованного «по месту». Благодаря использованию низкоструктурных композитов (согласно результатам измерений уровней маслоемкости по льняному маслу в диапазоне от 40 до 100 мл поглощенного масла/100 г композита) можно добиться одновременного получения характеристик высокого уровня очищения от пленки зубного налета и умеренных уровней абразивности в отношении дентина для того, чтобы предоставить пользователю средство по уходу за зубами, которое обеспечивает эффективное очищение поверхностей зубов без неблагоприятного истирания таких поверхностей. Повышенные количества высокоструктурных композитных материалов имеют тенденцию приводить к более значительным преимуществам по нарастанию вязкости и загущению совместно с такими желательными характеристиками абразивности и очищения, хотя и в меньшей степени, чем в случае низкоструктурных типов. Таким образом, материалы для очищения среднего диапазона будут обнаруживать уровни маслоемкости от более чем 100 до 150, а композит, демонстрирующий высокий уровень загущения/низкий уровень абразивности, будет обнаруживать характеристики маслоемкости, превышающей 150. Такая комбинация одновременно полученных «по месту» осажденного диоксида кремния/гелеобразного диоксида кремния обеспечивает получение такой неожиданно эффективной способности приводить к низким уровням абразивности и высоким уровням очищения и различных характеристик загущения в сопоставлении с физическими смесями таких компонентов. В данное изобретение включается уникальный способ получения таких композитных материалов на основе гелеобразного и осажденного диоксида кремния, имеющих такое назначение, а также различных материалов в диапазонах структур, описанных выше, и их содержащих средств по уходу за зубами.

Уровень техники

Абразивное вещество включали в обычно используемые композиции средств по уходу за зубами для того, чтобы удалять с поверхности зубов различные отложения, в том числе пленку зубного налета. Пленка зубного налета прочно пристает и зачастую содержит коричневые или желтые пигменты, которые придают зубам неприглядный внешний вид. Несмотря на то, что очищение имеет большое значение, абразив не должен быть настолько агрессивным, чтобы повреждать зубы. В идеальном случае эффективный абразивный материал средства по уходу за зубами доводит удаление пленки зубного налета до максимума, одновременно вызывая минимальные истирание и повреждение твердых тканей зубов. Следовательно, помимо прочего, эксплуатационные характеристики средства по уходу за зубами обладают высокой чувствительностью к степени истирания, вызываемого абразивным ингредиентом. Обычно абразивный очищающий материал вводили в композиции средств по уходу за зубами в форме текучего сухого порошка или в результате повторного диспергирования форм текучего сухого порошка полирующего компонента, полученного до или во время составления рецептуры средства по уходу за зубами. В дополнение к этому не так давно для облегчения хранения, транспортирования и ввода в целевые рецептуры средств по уходу за зубами были предложены суспензионные формы таких абразивов.

В таких целях использовали синтетические разновидности низкоструктурного диоксида кремния благодаря той эффективности, которую обеспечивают такие материалы в качестве абразивов, а также характеристикам низкой токсичности и совместимости с другими компонентами средства по уходу за зубами, такими как фторид натрия в качестве одного примера. При получении синтетических разновидностей диоксида кремния цель заключается в получении разновидностей диоксида кремния, которые обеспечивают максимальное очищение при минимальном влиянии на твердые поверхности зубов. Исследователи в сфере ухода за зубами постоянно занимаются поисками абразивных материалов, которые удовлетворяют таким целям.

Для того чтобы в целях улучшения контроля дополнить и модифицировать реологические свойства, такие как нарастание вязкости, устойчивость, отекание с зубной щетки и тому подобное, в качестве загущающих компонентов для средств по уходу за зубами и других подобных пастообразных материалов использовали также и синтетические разновидности диоксида кремния (более высокой структуры). Например, в случае рецептур зубной пасты существует потребность в предложении стабильной пасты, которая может удовлетворить несколько потребительских требований, включающих нижеследующее и не ограничивающихся только этим: способность доставляться из контейнера (такого как тюбик) в результате приложения давления (то есть выдавливания из тюбика) в виде пасты со стабильными размерами и возвращаться к своему прежнему состоянию после прекращения действия такого давления, способность таким образом доставляться на головную часть зубной щетки легко и без вытекания из тюбика во время и после такой доставки, предрасположенность к сохранению стабильности размеров на зубной щетке до использования и при нанесении на целевые зубы до проведения чистки зубной щеткой и демонстрация надлежащего вкусового впечатления в эстетических целях, по меньшей мере, во благо пользователя.

В общем случае в составе средства по уходу за зубами основное количество составляют влагоудерживающее вещество (такое как сорбит, глицерин, полиэтиленгликоль и тому подобное) для того, чтобы сделать возможным надлежащий контакт с целевьми объектами в сфере ухода за зубами, абразив (такой как осажденный диоксид кремния) для надлежащих очищения и истирания подвергаемых им зубов, вода и другие активные компоненты (такие как соединения на основе фторидов для обеспечения преимуществ противокариозного действия). Возможность придания надлежащих реологических преимуществ такому средству по уходу за зубами достигается благодаря надлежащим выбору и использованию загущающих компонентов (таких как разновидности гидратированного диоксида кремния, гидроколлоиды, камеди и тому подобное) в целях получения надлежащей сетки носителя для надлежащего вмещения таких важных ингредиентов, как влагоудерживающее вещество, абразив и противокариозное средство. Таким образом, очевидно, что составление рецептур надлежащих композиций средств по уходу за зубами может оказаться достаточно сложным с точки зрения как приготовления смеси, так и численности, количества и типа компонентов, присутствующих в таких рецептурах. В результате, хотя это и не является высокоприоритетной задачей в промышленности средств по уходу за зубами, возможность уменьшения численности таких компонентов или попытка предложения определенных компонентов, которые соответствуют, по меньшей мере, двум из данных необходимых свойств, потенциально могли бы уменьшить сложность составления рецептуры, не говоря уже о потенциальном понижении совокупных производственных затрат.

В случае композиций средств по уходу за зубами было использовано или описано несколько нерастворимых в воде абразивных полирующих компонентов. Данные абразивные полирующие компоненты включают природные и синтетические абразивные дисперсные материалы. В общем случае известные синтетические абразивные полирующие компоненты включают разновидности аморфного осажденного диоксида кремния и разновидности гелеобразного диоксида кремния и осажденный карбонат кальция (РСС). Другие абразивные полирующие компоненты для средств по уходу за зубами включали мел, карбонат магния, двукальциевую соль фосфорной кислоты и ее дигидратные формы, пирофосфат кальция, силикат циркония, метафосфат калия, ортофосфат магния, трикальциевую соль фосфорной кислоты, перлит и тому подобное.

Синтетически получаемые разновидности осажденного низкоструктурного диоксида кремния, в частности, использовали в качестве абразивных компонентов в рецептурах средств по уходу за зубами вследствие их очищающей способности, относительной безопасности и совместимости с типичными ингредиентами средств по уходу за зубами, такими как влагоудерживающие вещества, загущающие компоненты, вкусовые вещества, противокариозные средства и тому подобное. Как известно, синтетические разновидности осажденного диоксида кремния в общем случае получают в результате нарушения устойчивости и осаждения аморфного диоксида кремния из растворимого силиката щелочного металла при добавлении минеральной кислоты и/или кислотных газов в условиях, в которых первоначально сформированные первичные частицы имеют тенденцию к ассоциации друг с другом с образованием множества агрегатов (то есть дискретных кластеров первичных частиц), но без агломерации до получения трехмерной структуры геля. Получающийся в результате осажденный материал отделяют от водной фракции реакционной смеси по методикам фильтрования, промывания и высушивания, а после этого высушенный продукт механически измельчают для того, чтобы получить подходящие для использования размер частиц и распределение частиц по размерам.

Методики высушивания диоксида кремния в общем случае реализуют при использовании распылительной сушки, форсуночной сушки (например, колонной или фонтанной), дисковой сушки, сушки в потоке горячего воздуха, сушки с использованием вращающегося диска, сушки в печи/псевдоожиженном слое и тому подобного.

Фактически на такие обычно используемые абразивные материалы в определенной степени налагаются ограничения, обусловленные доведением очищения до максимума и сведением к минимуму абразивности в отношении дентина. Возможность оптимизации таких характеристик в прошлом в общем случае лимитировалась контролем структур индивидуальных компонентов, используемых в таких целях. Примеры модификаций структур осажденного диоксида кремния в целях, обусловленных такими средствами по уходу за зубами, на современном уровне техники описываются в таких публикациях, как патенты США №№ 3967563, 3988162, 4420312 и 4122161 автора Wason, патенты США №№ 4992251 и 5035879 авторов Aldcroft et al., патент США № 5098695 авторов Newton et al., и патенты США №№ 5891421 и 5419888 авторов McGill et al. Кроме того, модификации разновидностей гелеобразного диоксида кремния также были описаны в таких публикациях, как патент США № 5647903 авторов McGill et al., патент США № 4303641 авторов DeWolf, II et al., патент США № 4153680 авторов Seybert, и патент США № 3538230 авторов Pader et al. Такие описания охарактеризовывают усовершенствование таких материалов на основе диоксида кремния в целях придания повышенной способности очищения от пленки зубного налета и уменьшения уровней абразивности в отношении дентина, что для средства по уходу за зубами является преимуществом. Однако данным типичным усовершенствованиям не достает способности придания предпочтительных уровней свойств, которые бы предоставили производителю средств по уходу за зубами возможность включения такого индивидуального материала в различных количествах вместе с другими подобными компонентами для того, чтобы обеспечить достижение получающихся в результате различных уровней таких характеристик очищения и абразивности. Для компенсации таких ограничений предпринимались попытки по созданию различных комбинаций разновидностей диоксида кремния, позволяющих ориентироваться на различные уровни. Такие комбинации разновидностей диоксида кремния, включающие композиции с различающимися размерами частиц и площадями удельных поверхностей, описываются в патенте США № 3577521 авторов Karlheinz Scheller et al., патенте США № 4618488 автора Macyarea, патенте США № 5124143 автора Muhlemann и патенте США 4632826 автора Ploger. Однако такие получающиеся в результате средства по уходу за зубами неспособны одновременно придавать желательные уровни абразивности и высокий уровень очищения от зубного налета.

Была сделана еще одна попытка по получению физических смесей разновидностей осажденного диоксида кремния определенных структур и разновидностей гелеобразного диоксида кремния, а именно в патенте США 5658553 автора Rice. В общем случае признано, что разновидности гелеобразного диоксида кремния демонстрируют наличие граней и, таким образом, теоретически обнаруживают способность подвергать поверхности истиранию в большей степени в сопоставлении с разновидностями осажденного диоксида кремния, даже относящимися к низкоструктурным типам. Таким образом, смесь таких материалов друг с другом в данном патенте обеспечивала на тот момент получение усовершенствования, выражаемого в контролируемых, но более высоких уровнях абразивности в сочетании с большей способностью очищения от пленки зубного налета в сопоставлении с одними только разновидностями осажденного диоксида кремния. В таком описании продемонстрировано, что по отдельности полученные и совместно включенные разновидности гелеобразного диоксида кремния и разновидности осажденного диоксида кремния могут позволить добиться получения повышенных уровней PCR и RDA, но при очевидно большем контроле характеристик пониженной абразивности в сопоставлении с ранее предложенными разновидностями диоксида кремния, обнаруживающими очень высокие результаты по PCR. К сожалению, несмотря на то, что данные результаты, само собой разумеется, представляют собой шаг в правильном направлении, все еще сохраняется в основном неудовлетворенная потребность в предложении абразива для ухода за зубами на основе диоксида кремния, который обнаруживает характеристики достаточно высокого уровня очищения от пленки зубного налета одновременно при характеристиках пониженной абразивности в отношении радиоактивного дентина, так что удаление пленки можно будет осуществить без неблагоприятного разрушения дентина. По существу имеет место потребность в более безопасном абразиве, который демонстрирует значительно более высокий уровень PCR по отношению к уровню RDA в сопоставлении с тем, что предлагалось раньше в промышленности диоксида кремния для ухода за зубами. Опять-таки, патент автора Rice представляет собой просто начало пути в направлении получения желательных характеристик абразива. Кроме того, требование получения данных индивидуальных гелеобразных и осажденных материалов и дозирования их для достижения надлежащих целевых уровней таких характеристик увеличивает стоимость и число технологических стадий производственной методики. Таким образом, для промышленности в настоящее время недоступен способ достижения преимуществ таких комбинаций, за исключением очень высокого уровня очищения от пленки зубного налета и при абразивности в отношении дентина в степени в диапазоне от относительно низкой до умеренной, при одновременном упрощении включения в рецептуру средства по уходу за зубами.

Всегда существует желание ограничить количество добавок, требуемых для приобретения, хранения и ввода в рецептуры средств по уходу за зубами. Как таковая, возможность одновременного предложения характеристик загущения и абразивности, устраняющая необходимость добавления нескольких компонентов для достижения таких свойств, в промышленности представляет собой неудовлетворенную потребность.

Раскрытие сущности изобретения

В настоящее время было обнаружено то, что модификации в способах получения разновидностей осажденного диоксида кремния могут в результате привести согласно им к одновременному получению «по месту» целевых количеств разновидностей гелеобразного диоксида кремния, в особенности тех из них, у которых можно контролировать конечную структуру композита, образованного «по месту». Таким образом, такой новый способ делает возможным получение образованных «по месту» материалов на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния, которые в средствах по уходу за зубами обеспечивают достижение превосходных возможностей по абразивности в отношении дентина и очищению от пленки зубного налета, или в порядке альтернативы таких рецептур, которые демонстрируют превосходные характеристики загущения, а также желательные характеристики абразивности и очищения в результате ввода такой индивидуально получаемой, хранимой и вводимой добавки.

В частности, конкретные полученные «по месту» композиты обнаруживают очень высокие уровни характеристик очищения от пленки зубного налета в сопоставлении с результатами по пониженному истиранию радиоактивного дентина, так что получающиеся в результате материалы можно будет добавлять совместно с другими абразивными материалами (такими, как разновидности осажденного диоксида кремния с пониженной структурой, разновидности карбоната кальция и тому подобное) для того, чтобы производитель средства по уходу за зубами ориентировался бы на определенные высокие уровни очищения при пониженной абразивности, таким образом, обеспечивая для конечного пользователя оптимизацию очищения при одновременном формировании большего резерва защиты от истирания. Без намерения связывать себя какой-либо специальной научной теорией также представляется, что повышенное количество гелеобразного диоксида кремния в конечных композитных материалах способствует получению более узких диапазонов размеров частиц, что вносит свой вклад в получение контролируемого результата по высоким уровнями очищения и пониженным уровням абразивности в отношении дентина. Как будет обсуждаться более подробно далее, физически перемешанная комбинация таких материалов (то есть не получаемая одновременно в ходе одной реакции), как было обнаружено, придает ограниченные уровни таких свойств, а именно, для них имеет место потребность в наличии материалов (в частности компонента на основе осажденного диоксида кремния), которые обнаруживают чрезвычайно высокий, потенциально неблагоприятный уровень абразивности в отношении дентина для того, чтобы в то же самое время придавать приемлемый высокий уровень очищения от пленки зубного налета. Неожиданно оказалось, что новые разновидности диоксида кремния в виде образованной «по месту» комбинации осажденного/гелеобразного материалов обеспечивают достижение повышенного степени очищения от пленки зубного налета при значительно пониженной величине абразивности в отношении дентина, что, таким образом, предоставляет промышленности средств по уходу за зубами не только потенциально более желательный материал с пониженной абразивностью для лучшего обеспечения защиты при уходе за зубами. Было осознано то, что присутствие переменных количеств такого компонента на основе гелеобразного диоксида кремния позволяет воспользоваться преимуществом наличия острых граней, имеющихся у агломератов геля, для получения абразивности при одновременном присутствии переменных уровней содержания разновидностей осажденного диоксида кремния с различными структурами, что позволяет иметь совокупный композит, обнаруживающий одну из трех общих характеристик: высокий уровень очищения, уровень очищения среднего диапазона или загущение/низкий уровень очищения. Все такие общие характеристики зависят от структуры совокупного композита на основе гелеобразного/осажденного материалов согласно измерениям маслоемкости по льняному маслу (как отмечалось ранее). Неожиданно оказалось, что в случае получения «по месту» такой получающийся в результате гелеобразный/осажденный материал обеспечивает получение улучшенных свойств в сопоставлении с сухими смесями таких компонентов, полученных по отдельности. Таким образом, в порядке одного примера варианта высокого уровня очищения можно сказать, что было обнаружено то, что несмотря на довольно высокий уровень очищения от пленки зубного налета получающийся в результате уровень абразивности в отношении дентина фактически является ограниченным, что, таким образом, придает целевому субстрату для ухода за зубами характеристики превосходного очищающего материала без одновременного придания ему чрезмерно высокого уровня абразивности.

В альтернативном, но ни в коем случае не менее важном варианте существует возможность одновременного получения материалов компонентов на основе диоксида кремния в одной и той же реакционной среде, которая придает характеристики абразивности в отношении дентина и очищения от пленки зубного налета (хотя и в меньшей степени, чем в случаях, отмеченных в предшествующем абзаце) и одновременно существующие характеристики загущения для того чтобы обеспечить получение таких выгодных результатов при использовании единственной добавки. Возможность контроля уровня содержания гелеобразного диоксида кремния в конечном композите и/или целевой высокой, средней или низкой структуры компонента на основе осажденного материала в нем благодаря модификациям концентрации исходного материала и/или условий проведения реакции для гелеобразного и/или осажденного материала дает возможность контроля совокупных характеристик очищения, абразивности и/или загущения самого композита. Таким образом, композит, обнаруживающий повышенный уровень загущения и пониженные, но эффективные характеристики очищения от пленки зубного налета, для получения целевых желательных характеристик загущения/низкой абразивности будет включать или повышенные количества гелеобразного диоксида кремния и/или повышенные количества высокоструктурного осажденного материала, такие, что совокупный композит будет демонстрировать достаточно высокую маслоемкость по льняному маслу (превышающую 150 мл/100 г материала). Таким образом, было обнаружено, что в результате контроля таких параметров получения гелеобразного/осажденного диоксида кремния получение данных различных характеристик очищения, абразивности и/или загущения может обеспечить единственная добавка без необходимости прибегать к множеству добавлений потенциально дорогостоящих и/или трудных для ввода материалов при достижении той же самой цели.

Все части, процентные содержания и соотношения, использованные в настоящем документе, выражаются через массовые величины, если только не будет оговорено другого. Все документы, процитированные в настоящем документе, включаются в него для справки.

В соответствии с этим одна цель настоящего изобретения заключается в предложении композитного материала на основе осажденного диоксида кремния и гелеобразного диоксида кремния, обеспечивающего улучшенное очищение от пленки зубного налета без неприемлемо высокого соответствующего увеличения абразивности в отношении дентина или зубной эмали. Еще одна цель настоящего изобретения заключается в предложении нового способа получения таких эффективных комбинаций осажденного/гелеобразного диоксида кремния, где такие материалы получают одновременно и «по месту», таким образом, позволяя добиваться достижения надлежащих соотношений между количествами таких материалов во время получения материалов, а не во время получения средства по уходу за зубами. Кроме того, цель данного изобретения заключается в предложении образованного «по месту» композитного материала на основе осажденного/гелеобразного диоксида кремния, где уровни маслоемкости по льняному маслу, демонстрируемые при этом, находятся в пределах одного из трех диапазонов: от 40 до 100 мл поглощенного масла/100 г композитного материала для материала, обеспечивающего очень высокий уровень очищения, от более чем 100 и вплоть до 150 мл/100 г для материала, обеспечивающего высокий уровень очищения среднего диапазона, и более чем 150 для материала, обеспечивающего очищение/загущение/низкую абразивность.

В соответствии с этим данное изобретение включает способ одновременного получения разновидностей гелеобразного диоксида кремния и разновидностей осажденного диоксида кремния, при этом упомянутый способ включает последовательные стадии

a) смешивания друг с другом достаточного количества силиката щелочного металла и подкисляющего средства до получения композиции гелеобразного диоксида кремния; и без проведения сначала промывания, очистки или модифицирования упомянутой полученной композиции гелеобразного диоксида кремния,

b) одновременного ввода в упомянутую композицию гелеобразного диоксида кремния достаточного количества силиката щелочного металла и подкисляющего средства до получения осажденного диоксида кремния с образованием, таким образом, комбинации осажденного/гелеобразного диоксида кремния. В данное изобретение также включается и продукт такого способа, где количество гелеобразного диоксида кремния, присутствующего в нем, находится в диапазоне от 5 до 80 об.% от совокупной получающейся в результате одновременно комбинации осажденного/гелеобразного диоксида кремния. Дополнительно в данное изобретение включаются композитные материалы, перечисленные выше в трех диапазонах измерения маслоемкости, и рецептуры средств по уходу за зубами, содержащие такие материалы, а также продукт вышеупомянутого способа изобретения.

В общем случае синтетические разновидности осажденного диоксида кремния получают в результате смешивания разбавленных растворов силиката щелочного металла с водными растворами сильных минеральных кислот в условиях, при которых не может происходить агрегация с образованием золя и геля, перемешивания, а после этого отфильтровывания осажденного диоксида кремния. Получающийся в результате осажденный материал после этого промывают, высушивают и измельчают до достижения желательного размера.

Кроме того, в общем случае разновидности гелеобразного диоксида кремния включают силикатные гидрогели, водные гели, аэрогели и ксерогели. Разновидности гелеобразного диоксида кремния также получают в результате проведения реакции между растворами силиката щелочного металла и сильными кислотами или наоборот с образованием гидрозоля и выдерживания свежеполученного гидрозоля до получения гидрогеля. Гидрогель после этого промывают, высушивают и измельчают до получения желательных материалов.

Как упоминалось выше, раздельное получение таких материалов исторически требовало получения данных индивидуальных материалов и надлежащего совместного дозирования обоих компонентов во время включения в рецептуру средства по уходу за зубами таким образом, чтобы обеспечить наличие у него желательных уровней очищения/абразивности.

В противоположность этому способ изобретения, предназначенный для одновременного получения таких материалов, позволяет производителю ориентироваться на определенный диапазон количеств компонентов на основе гелеобразного диоксида кремния и осажденного диоксида кремния, а также на структуры компонентов на основе осажденного диоксида кремния при придании желательного уровня очищения/абразивности благодаря наличию контролируемых параметров во время получения, что значительно отличается от предшествующих физических смесей (то есть сухих смесей) таких материалов, полученных в результате включения по отдельности. В основном новый способ требует проведения ориентации на количество желательного гелеобразного диоксида кремния и конкретный выбор определенных условий проведения реакции для того, чтобы добиться достижения такого желательного уровня во время получения аморфного осажденного диоксида кремния.

Абразивные композиции изобретения представляют собой добавки, готовые для использования при получении композиций для очищения полости рта, таких как средства по уходу за зубами, зубные пасты и тому подобное, являясь в особенности подходящими в качестве материала исходного сырья для способа получения зубной пасты. Кроме того, такие продукты на основе диоксида кремния можно использовать в тех сферах применения, в которых может оказаться желательным наличие острых граней и пониженной абразивности, таких как нижеследующие, но, не ограничиваясь только ими: ингибиторы ценообразования в определенных рецептурах, таких как нижеследующие, но, не ограничиваясь только ими: моющие средства для автоматов для мытья посуды. Дополнительные потенциальные варианты использования таких материалов включают носители для продуктов питания, добавки и носители для каучуков, добавки к косметическим средствам, добавки к средствам личной гигиены, добавки для пластмасс, препятствующие слипанию, и добавки к фармацевтическим средствам, не ограничиваясь только этим.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 представляет собой графическое изображение корреляции между абразивностью в отношении дентина и коэффициентами очищения от пленки зубного налета для композиции средства по уходу за зубами в случае полученных «по месту» композитов изобретения на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния и сравнительных физических смесей таких материалов.

Фигура 2 представляет собой графическое изображение корреляции между характеристиками загущения и структурой гелеобразного диоксида кремния для полученных «по месту» композитов изобретения на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния и сравнительных физических смесей таких материалов.

Фигура 3 представляет собой графическое изображение корреляции между величинами абразивности в отношении дентина и результатами измерений очищения от пленки зубного налета для композиции средства по уходу за зубами в случае полученных «по месту» композитов изобретения на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния и между значениями результатов тех же самых измерений для сравнительных обычно используемых абразивов для ухода за зубами.

Подробное описание изобретения

Композиции, обеспечивающие достижение абразивности и/или загущения, используемые в настоящем изобретении, представляют собой полученные «по месту» материалы, которые можно легко составить по первому требованию при использовании других ингредиентов с получением композиций для очищения полости рта, демонстрирующих высокую эффективность очищения, не вызывающую ненадлежащего истирания поверхностей зубов. Существенные, а также необязательные компоненты композиций, обеспечивающих достижение абразивности и/или загущения, и соответствующие способы их получения в настоящем изобретении более подробно описываются далее.

Композиции диоксида кремния настоящего изобретения получают в соответствии с нижеследующим двухстадийным способом, где гелеобразный диоксид кремния получают на первой стадии, а осажденный диоксид кремния получают на второй стадии. В данном способе водный раствор силиката щелочного металла, такого как силикат натрия, загружают в реактор, оборудованный перемешивающим устройством, соответствующим обеспечению получения однородной смеси, и водный раствор силиката щелочного металла в реакторе предварительно нагревают до температуры в диапазоне от приблизительно 40°С до приблизительно 90°С. Предпочтительно водный раствор силиката щелочного металла характеризуется концентрацией силиката щелочного металла в диапазоне приблизительно от 3,0 до 35 мас.%, предпочтительно от приблизительно 3,0 до приблизительно 25 мас.%, а более предпочтительно от приблизительно 3,0 до приблизительно 15 мас.%. Предпочтительно силикатом щелочного металла является силикат натрия при соотношении SiO₂:Na₂O в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 4,5, более предпочтительно от приблизительно 1,5 до приблизительно 3,4. Количество силиката щелочного металла, загружаемого в реактор, составляет от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 80 мас.% от совокупного количества силиката, используемого в композиции. Необязательно к реакционной смеси (раствору силиката или воде) можно добавлять электролит, такой как раствор сульфата натрия. После этого для получения геля к силикату добавляют водный раствор подкисляющего средства или кислоты, такой как серная кислота, хлористоводородная кислота, азотная кислота, фосфорная кислота и тому подобное (предпочтительно серная кислота), добавляемый в виде их разбавленного раствора (например, при концентрации в диапазоне приблизительно от 4 до 35 мас.%, более часто приблизительно от 9,0 до 15,0 мас.%). Как только гелеобразный диоксид кремния будет получен, а величина рН будет доведена до желательного уровня, такого как в диапазоне приблизительно от 3 до 10, добавление кислоты прекращают, а гель нагревают до температуры реакции в партии, предпочтительно находящейся в диапазоне от приблизительно 65°С до приблизительно 100°С. Важно отметить то, что после того, как данная первая стадия будет завершена, полученный гелеобразный диоксид кремния никоим образом не модифицируют. Таким образом, перед началом второй стадии данный получающийся в результате гель не промывают, не очищают, не рафинируют и тому подобное.

После этого начинается вторая стадия после того, как температура реакции в геле увеличится, при одновременном добавлении в реактор: (1) водного раствора того же самого ранее использованного подкисляющего средства и (2) дополнительных количеств водного раствора, содержащего то же самое вещество силиката щелочного металла, что и присутствующее в реакторе, при этом водный раствор предварительно нагревают до температуры в диапазоне от приблизительно 65°С до приблизительно 100°С. Расходы при добавлении подкисляющего средства и силиката можно регулировать для контроля величины рН при одновременном добавлении во время проведения реакции второй стадии. Данный контроль величины рН можно использовать для регулирования физических свойств продукта, в общем случае более высокая средняя величина рН позволяет получать продукты на основе более низкоструктурного диоксида кремния, а относительно меньшая средняя величина рН позволяет получать продукты на основе более высокоструктурного диоксида кремния. Может быть использована высокосдвиговая рециркуляция, а добавление раствора кислоты продолжают до тех пор, пока величина рН материала в реакторе не уменьшится до величины в диапазоне от приблизительно 4 до приблизительно 9. Для целей данного способа изобретения термин «средняя величина рН материала» предполагает обозначение средней величины рН, получаемой в результате измерения уровня рН каждые 5 минут в ходе проведения стадии получения осажденного материала и усреднения совокупных итоговых данных по истекшему совокупному периоду времени.

После прекращения подачи подкисляющего средства и силиката щелочного металла партии в реакторе давали возможность подвергнуться старению или «варке» в течение периода времени продолжительностью от 5 минут до 30 минут, при этом содержимое реактора выдерживали при постоянной величине рН. После завершения варки партию реакционной смеси отфильтровывали и промывали водой для удаления избыточных неорганических солей, образующих побочный продукт, до тех пор, пока согласно измерениям проводимости промывные воды от образованного диоксидом кремния осадка на фильтре в результате не станут характеризоваться содержанием соли, образующей побочный продукт, составляющим, самое большее, 5%.

Образованный диоксидом кремния осадок на фильтре суспендируют в воде, а после этого высушивают при помощи любых обычно используемых методик сушки, таких как распылительная сушка, до получения аморфного диоксида кремния, содержащего от приблизительно 3 мас.% до приблизительно 50 мас.% влаги. Затем диоксид кремния можно размолоть до получения желательного срединного размера частиц в диапазоне приблизительно от 3 мкм до 25 мкм, предпочтительно от приблизительно 3 мкм до приблизительно 20 мкм. Разделение по крупности до получения еще более узких диапазонов срединных размеров частиц также может способствовать обеспечению достижения преимуществ повышенного очищения.

Получение продуктов на основе диоксида кремния необязательно ограничивается описанными выше методологиями производственного способа осаждения синтетических разновидностей аморфного диоксида кремния, и в дополнение к ним в общем случае его также можно осуществлять в соответствии с методологиями, описанными, например, в предшествующих патентах США №№ 3893840, 3988162, 4067746, 4340583 и 5891421, из которых все