Поверхностно-прореагировавший карбонат кальция для реминерализации и отбеливания зубов

Поверхностно-прореагировавший карбонат кальция для реминерализации и отбеливания зубов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к новым средствам для реминерализации и отбеливания зубов и композициям для ухода за полостью рта, включающим такие средства, и их применению.

Зубная эмаль является самым твердым веществом в организме человека и содержит около 96% минералов, а остальное количество составляет вода и органическое вещество. Основным минералом эмали является гидроксиапатит, который представляет собой кристаллический фосфат кальция. Эмаль образуется на зубе, когда зуб развивается внутри десны, до того, как он прорезается в полость рта.

Однако высокое содержание в ней минералов делает эмаль легко подвергаемой процессу деминерализации, который главным образом стимулируется потреблением содержащих кислоту напитков и сладкого. Реминерализация зубов может восстанавливать повреждение зуба до определенной степени, но более сильные повреждения не восстанавливаются организмом и, в конечном счете, продолжающийся процесс деминерализации приводит к эрозии зубов и зубному кариесу. Сохранение и восстановление человеческой зубной эмали поэтому является одной из первоочередных задач стоматологии.

Исследование реминерализации с использованием зубной пасты, содержащей гидроксиапатит и монофторфосфат натрия, раскрывается в Hornby et al., International Dental Journal 2009, 59, 325-331. US 2007/0183984 A1 направлен на композицию для ухода за полостью рта, включающую соль кальций фосфата и комбинацию кислот, имеющих разную растворимость в полости рта, для минерализации или реминерализации зубов.

Типичный цвет эмали варьирует от светло-желтого до сероватого или голубовато-белого. Поскольку эмаль является полупрозрачной, цвет дентина и любого вещества, присутствующего под эмалью, сильно влияет на внешний вид зуба. Эмаль на молочных зубах имеет более непрозрачную кристаллическую форму и, таким образом, выглядит белее, чем на постоянных зубах.

На рентгеновских снимках можно заметить разницу в минерализации различных частей зуба и окружающего периодонта; эмаль выглядит светлее, чем дентин или пульпа, поскольку она плотнее их и более непроницаема для излучения (см. ʺTooth enamelʺ, Wikipedia, The Free Encyclopedia, 6 March 2014).

Когда человек стареет, зубы взрослого человека часто становятся темнее из-за изменения минеральной структуры зубов. Кроме того, зубы могут покрываться пятнами, вызываемыми бактериальными пигментами, пищевыми продуктами и растительной пищей, богатыми каротеноидами или ксантоидами. Некоторые антибактериальные лекарственные средства, такие как тетрациклин, могут вызывать пятна на зубах или уменьшение яркости эмали, и потребляемые цветные жидкости, такие как кофе, чай и красное вино, или курение могут изменять цвет зубов (ʺTooth bleachingʺ, Wikipedia, The Free Encyclopedia, 5 February 2014).

Способы отбеливания зубов часто включают процесс отбеливания с использованием агрессивных агентов окисления, таких как пероксиды, и может потребоваться, чтобы твердая композиция целиком оставалась в контакте с зубами в течение продолжительного периода времени. В качестве альтернативы, были предложены композиции средств для чистки зубов, которые обеспечивают как реминерализацию, так и отбеливание зубов, с использованием кальциевых солей.

WO 2012/143220 A1 описывает композицию, которая является подходящей для реминерализации и отбеливания зубов, которая включает кальциевую соль в качестве источника кальция и регенерационного источника. Композиция средства для чистки зубов, включающая нерастворимый в воде и/или слабо растворимый в воде источник кальция и органическую кислоту или ее физиологически приемлемую соль, описана в WO 2013/034421 A2. WO 2012/031786 A2 относится к композициям для ухода за полостью рта с композитными частицами активного вещества, имеющими сердцевину и покрытие, при этом покрытие взаимодействует с фосфатными ионами с образованием кальциевых и фосфатных продуктов реакции, которые являются подходящими для адгезии к зубной эмали и/или дентину для улучшения характеристик зубов.

В свете вышеизложенного, существует постоянная необходимость в средствах, которые являются полезными для реминерализации зубов и/или отбеливания зубов.

Соответственно, целью настоящего изобретения является обеспечение средства, которое является подходящим для реминарилазации и отбеливания зубов и является совместимым с традиционными композициями для ухода за полостью рта. Также было бы желательно обеспечить средство для реминерализации и/или отбеливания, которое является щадящим при применении и легко наносится. Также было бы желательно обеспечить средство для реминерализации и/или отбеливания, для которого необязательно требуется кабинетная обработка, но которое можно использовать в домашних условиях, например, ежедневно.

Также целью настоящего изобретения является обеспечение средства для реминерализации и/или отбеливания, которое является более стойким к воздействию кислоты. Также было бы желательно обеспечить средство для реминерализации и/или отбеливания, которое необязательно должно иметь размер частиц в наноразмерном диапазоне. Также было бы желательно обеспечить средство для реминерализации и/или отбеливания, которое обеспечивает дополнительное преимущество, являясь веществом-носителем для активных веществ.

Перечисленные выше и другие цели достигаются настоящим изобретением, как оно определено в настоящей заявке в независимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, обеспечивается поверхностно-прореагировавший карбонат кальция для применения в реминерализации и/или отбеливании зубов, где поверхностно-прореагировавший карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного или синтетического карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, обеспечивается композиция для ухода за полостью рта для применения в реминерализации и/или отбеливании зубов, включающая поверхностно-прореагировавший карбонат кальция, где поверхностно-прореагировавший карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного или синтетического карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, обеспечивается поверхностно-прореагировавший карбонат кальция для применения в реминерализации зубов, где поверхностно-прореагировавший карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного или синтетического карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, обеспечивается поверхностно-прореагировавший карбонат кальция для применения в отбеливании зубной эмали, где поверхностно-прореагировавший карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного или синтетического карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в соответствующих подчиненных пунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты и их смесей, предпочтительно по меньшей мере одна кислота выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, щавелевой кислоты и их смесей, и более предпочтительно по меньшей мере одна кислота представляет собой фосфорную кислоту.

В соответствии с одним вариантом осуществления, поверхностно-прореагировавший карбонат кальция находится в форме частиц, имеющих среднеобъемный диаметр зерен (d₅₀), равный или меньше чем 15 мкм, предпочтительно от 1 до 10 мкм, более предпочтительно от 2 до 8 мкм, и наиболее предпочтительно от 3 до 7 мкм, и/или определенный по объему максимальный размер частиц (d₉₈), равный или меньше чем 25 мкм, предпочтительно от 7 до 22 мкм, более предпочтительно от 10 до 20, и наиболее предпочтительно от 15 до 18 мкм. В соответствии с другим вариантом осуществления, поверхностно-прореагировавший карбонат кальция находится в форме частиц, имеющих удельную площадь поверхности от 5 м²/г до 200 м²/г, более предпочтительно от 20 м²/г до 80 м²/г, и еще более предпочтительно от 30 м²/г до 60 м²/г, измеренную с использованием азота и BET метода в соответствии с ISO 9277.

В соответствии с одним вариантом осуществления, поверхностно-прореагировавший карбонат кальция используют в комбинации с фторидным соединением, предпочтительно выбранным из группы, состоящей из фторида натрия, фторида олова, монофторфосфата натрия, фторида калия, калия-олова фторида, фторстаннана натрия, хлорфторида олова, аминфторида и их смесей, и более предпочтительно фторидное соединение представляет собой монофторфосфат натрия и/или фторид натрия. В соответствии с другим вариантом осуществления, по меньшей мере одно активное вещество находится в ассоциации с поверхностно-прореагировавшим карбонатом кальция, предпочтительно активное вещество представляет собой по меньшей мере один дополнительный десенсибилизирующий агент, и более предпочтительно по меньшей мере один дополнительный десенсибилизирующий агент выбран из группы, состоящей из нитрата калия, глутеральдегида, нитрата серебра, хлорида цинка, хлорида стронция гексагидрата, фторида натрия, фторида олова, хлорида стронция, ацетата стронция, аргинина, гидроксилапатита, кальция натрия фосфосиликата, оксалата калия, фосфата кальция, карбоната кальция, биоактивной аморфной формы диоксида кремния и их смесей.

В соответствии с одним вариантом осуществления, поверхностно-прореагировавший карбонат кальция получают способом, включающим следующие стадии: (a) обеспечение суспензии природного или синтетического карбоната кальция, (b) добавление по меньшей мере одной кислоты, имеющей pK_a значение 0 или меньше при 20°C или имеющей pK_a значение от 0 до 2,5 при 20°C, к суспензии со стадии a), и (c) обработка суспензии со стадии (a) диоксидом углерода до, в процессе или после осуществления стадии (b). В соответствии с другим вариантом осуществления, поверхностно-прореагировавший карбонат кальция получают способом, включающим следующие стадии: (A) обеспечение природного или синтетического карбоната кальция, (B) обеспечение по меньшей мере одной водорастворимой кислоты, (C) обеспечение газообразного CO₂, (D) контактирование указанного природного или синтетического карбоната кальция со стадии (A) с по меньшей мере одной кислотой со стадии (B) и с CO₂ со стадии (C), отличающимся тем, что: (i) по меньшей мере одна кислота со стадии B) имеет pK_a больше чем 2,5 и меньше чем или равную 7 при 20°C, связанную с ионизацией ее первого доступного водорода, и соответствующий анион образуется в результате потери этого первого доступного водорода, способный к образованию водорастворимой соли кальция, и (ii) после контактирования по меньшей мере одной кислоты с природным или синтетическим карбонатом кальция дополнительно обеспечивается по меньшей мере одна водорастворимая соль, которая в случае водород-содержащей соли имеет pK_a больше чем 7 при 20°C, связанную с ионизацией первого доступного водорода, и анион соли способен образовывать нерастворимые в воде соли кальция.

В соответствии с одним вариантом осуществления, композиция для ухода за полостью рта включает от 1 до 40% масс., предпочтительно от 1,5 до 35% масс., более предпочтительно от 2 до 30% масс. поверхностно-прореагировавшего карбоната кальция, в расчете на общую массу композиции. В соответствии с другим вариантом осуществления, композиция для ухода за полостью рта представляет собой зубную пасту, зубной порошок или жидкость для полоскания рта, и где предпочтительно поверхностно-прореагировавший карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного или синтетического карбоната кальция с диоксидом углерода и фосфорной кислотой.

В соответствии с одним вариантом осуществления, композиция для ухода за полостью рта дополнительно включает фторидное соединение, предпочтительно фторидное соединение, выбранное из группы, состоящей из фторида натрия, фторида олова, монофторфосфата натрия, фторида калия, калия олова фторида, фторстаннана натрия, хлорфторида олова, аминфторида и их смесей, и более предпочтительно фторидное соединение представляет собой монофторфосфат натрия и/или фторид натрия. В соответствии с другим вариантом осуществления композиция для ухода за полостью рта дополнительно включает дополнительное средство для реминерализации и/или отбеливания, предпочтительно выбранное из группы, состоящей из гидроксилапатита, например, нано-гидроксилапатита, карбоната кальция, например, аморфного карбоната кальция, и их комбинаций с казеин фосфолипидами, пероксидом водорода, карбамидпероксидом, фторидными соединениями и их смесями. В соответствии с еще одним вариантом осуществления композиция для ухода за полостью рта имеет pH в пределах от 7,5 до 10, предпочтительно в пределах от 8 до 9.

Должно быть понятно, что для целей настоящего изобретения следующие термины имеют следующее значение.

Для целей настоящего изобретения, ʺкислотаʺ означает кислоту Бренстеда-Лоури, то есть это источник H₃O⁺ ионов. ʺСоль кислотыʺ определяется как источник H₃O⁺ ионов, например, водород-содержащая соль, которая частично нейтрализована электроположительным элементом. ʺСольʺ определяется как электрически нейтральное ионное соединение, образованное из анионов и катионов. ʺЧастично кристаллическая сольʺ означает соль, которая в рентгено-структурном анализе показывает по существу дискретную картину дифракции.

В соответствии с настоящим изобретением, pK_a - это символ, представляющий константу диссоциации кислоты, связанную с данным ионизируемым водородом в данной кислоте, и отражает природную степень диссоциации этого водорода из этой кислоты при равновесии в воде при данной температуре. Такие pK_a значения можно найти в справочниках, таких как Harris, D. C. ʺQuantitative Chemical Analysis: 3^rd Editionʺ, 1991, W.H. Freeman & Co. (USA), ISBN 0-7167-2170-8.

ʺТонкоизмельченный карбонат кальцияʺ (GCC), в значении настоящего изобретения, представляет собой карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как известняк, мрамор, доломит или мел, и переработанный путем мокрой и/или сухой обработки, такой как измельчение, просеивание и/или фракционирование, например, с использованием циклонного устройства или классификатора.

ʺОсажденный карбонат кальцияʺ (PCC), в значении настоящего изобретения, представляет собой синтезированное вещество, полученное путем осаждения после взаимодействия диоксида углерода и извести в водной, полусухой или влажной среде или путем осаждения источника кальциевых и карбонатных ионов в воде. PCC может быть в фатеритовой, кальцитовой или арагонитовой кристаллической форме.

Для целей настоящего изобретения, ʺповерхностно-прореагировавший карбонат кальцияʺ представляет собой вещество, включающее карбонат кальция и нерастворимую, по меньшей мере, частично кристаллическую не-карбонатную кальциевую соль, предпочтительно выступающую от поверхности по меньшей мере части карбоната кальция. Кальциевые ионы, образующие указанную, по меньшей мере, частично кристаллическую не-карбонатную кальциевую соль, в основном происходят из используемого в качестве исходного вещества карбоната кальция, который также служит для образования ядра поверхностно-прореагировавшего карбоната кальция. Такие соли могут включать OH^- анионы и/или кристаллическую воду.

В значении настоящего изобретения ʺнерастворимые в водеʺ вещества определяются как вещества, которые, при смешивании с деионизированной водой и фильтровании на фильтре, имеющем размер пор 0,2 мкм, при 20°C с выделением жидкого фильтрата, обеспечивают количество выделенного твердого вещества меньше чем или равное 0,1 г после упаривания при 95-100°C 100 г указанного жидкого фильтрата. ʺВодорастворимыеʺ вещества определяются как вещества, обеспечивающие выделение больше чем 0,1 г выделенного твердого вещества после упаривания при 95-100°C 100 г указанного жидкого фильтрата.

Повсеместно в настоящем документе ʺразмер частицʺ карбоната кальция и других веществ описывается как дистрибуция размера частиц. Значение d_x представляет собой диаметр, по сравнению с которым x % масс. частиц имеют диаметры меньше чем d_x. Это значит, что d₂₀ значение представляет собой размер частиц, при котором 20% масс. всех частиц имеют меньший размер, и d₇₅ значение представляет собой размер частиц, при котором 75% масс. всех частиц имеют меньший размер. Значение d₅₀ представляет собой, таким образом, среднемассовый размер частиц, т.е. 50% масс. всех зерен имеют размер больше или меньше, чем этот размер частиц. Для целей настоящего изобретения, размер частиц определяется как среднемассовый размер частиц d₅₀, если не указано иное. Для определения d₅₀ значения среднемассового размера частиц можно использовать Седиграф. Для целей настоящего изобретения, ʺразмер частицʺ поверхностно-прореагировавшего кальция описан как определенное по объему распределение размеров частиц. Для определения распределения размеров частиц по объему, например, среднеобъемный диаметр зерен (d₅₀) или определенный по объему максимальный размер частиц (d₉₈) поверхностно-прореагировавшего карбоната кальция, можно использовать Malvern Mastersizer 2000. Определенное по массе распределение размеров частиц может соответствовать определенному по объему размеру частиц, если плотность всех частиц является одинаковой.

ʺУдельная площадь поверхности (SSA)ʺ карбоната кальция, в значении настоящего изобретения, означает площадь поверхности карбоната кальция, деленную на его массу. Как используется в настоящей заявке, удельную площадь поверхности измеряют по адсорбции газообразного азота с использованием BET изотермы (ISO 9277:2010) и выражают в м²/г.

ʺКомпозиция для ухода за полостью ртаʺ, в значении настоящего изобретения, относится к композиции, подходящей для применения в полости рта и для применений в ветеринарии и/или для человека, но особенно для полости рта человека.

Для целей настоящего изобретения, термин ʺвязкостьʺ или ʺвязкость по Брукфилдуʺ относится к вязкости по Брукфилду. Вязкость по Брукфилду для этой цели измеряют при помощи вискозиметра Брукфилда (Type RVT) при 20°C ±2°C при 100 об/мин с использованием подходящего шпинделя и выражают в мПа⋅сек.

ʺСуспензияʺ или ʺвзвесьʺ, в значении настоящего изобретения, включает нерастворимые твердые частицы и воду, и необязательно другие добавки, и обычно содержит большие количества твердых частиц и, таким образом, является более вязкой и может иметь более высокую плотность, чем жидкость, из которой она образуется.

Когда используют термин ʺвключающийʺ в настоящем описании и формуле изобретения, это не исключает другие элементы. Для целей настоящего изобретения, термин ʺсостоящий изʺ рассматривается как предпочтительный вариант осуществления термина ʺвключающийʺ. Если далее в настоящей заявке группа определена как включающая по меньшей мере некоторое количество вариантов осуществления, также должно быть понятно, что раскрывается группа, которая предпочтительно состоит только из этих вариантов осуществления.

При использовании неопределенного или определенного артикля, когда ссылаются на существительное в единственном числе, например, ʺaʺ, ʺanʺ или ʺtheʺ, это также включает множественное число этого существительного, если только специально не указано что-либо иное.

Такие термины, как ʺполучаемыйʺ или ʺопределяемыйʺ и ʺполученныйʺ или ʺопределенныйʺ используются взаимозаменяемо. Это, например, означает, что, если из контекста определенно не следует иное, термин ʺполученныйʺ не означает, что, например, вариант осуществления должен быть получен, например, последовательностью стадий, следующих после термина ʺполученныйʺ, хотя такое ограниченное толкование всегда охватывается терминами ʺполученныйʺ или ʺопределенныйʺ как предпочтительный вариант осуществления.

В соответствии с настоящим изобретением, поверхностно-прореагировавший карбонат кальция используют для реминерализации и/или отбеливания зубов. Поверхностно-прореагировавший карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного или синтетического карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой.

Далее детали и предпочтительные варианты осуществления поверхностно-прореагировавшего карбоната кальция по настоящему изобретению будут изложены более подробно. Должно быть понятно, что эти технические подробности и варианты осуществления также применимы к способу получения поверхностно-прореагировавшего карбоната кальция по настоящему изобретению, а также к композициям по настоящему изобретению, включающим поверхностно-прореагировавший карбонат кальция.

Поверхностно-прореагировавший карбонат кальция

В соответствии с настоящим изобретением, поверхностно-прореагировавший карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного или синтетического карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой.

Природный (или тонкоизмельченный) карбонат кальция (GCC) понимается как встречающаяся в природе форма карбоната кальция, добываемая из осадочных горных пород, таких как известняк или мел, или из метаморфических горных пород, таких как мрамор. Известно, что карбонат кальция существует преимущественно в виде кристаллических полиморфов трех типов: кальцит, арагонит и фатерит. Кальцит, наиболее распространенный кристаллический полиморф, считается наиболее стабильной кристаллической формой карбоната кальция. Менее распространенным является арагонит, который имеет дискретную или кластерную игольчато-призматическую кристаллическую структуру. Фатерит является наиболее редким полиморфом карбоната кальция и, как правило, является нестабильным. Природный карбонат кальция представляет собой почти исключительно кальцитовый полиморф, который называют трехгранно-ромбоэдрическим и который является наиболее стабильным из полиморфов карбоната кальция. Термин ʺисточникʺ карбоната кальция, в значении настоящего изобретения, относится к природному минеральному веществу, из которого получают карбонат кальция. Источник карбоната кальция может включать другие природные компоненты, такие как карбонат магния, алюмосиликат и т.д.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, природный карбонат кальция выбирают из группы, состоящей из мрамора, мела, доломита, известняка и их смесей.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, GCC получают путем сухого измельчения. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, GCC получают путем мокрого измельчения с необязательной последующей сушкой.

Как правило, стадию измельчения можно осуществить с использованием любого традиционного измельчающего устройства, например, в таких условиях, чтобы измельчение преимущественно происходило в результате соударений с вспомогательным корпусом, т.е. в одном или нескольких из следующих: шаровая мельница, стержневая мельница, вибрационная мельница, валковая дробилка, центробежно-ударная дробилка, вертикальная шаровая мельница, фрикционная коллоидная мельница, штифтовая мельница, молотковая мельница, мельница для мелкого измельчения, молотковая дробилка, устройство для разбивания комков, ножевидный режущий инструмент или другое такое оборудование, известное специалистам. В случае, когда содержащее карбонат кальция минеральное сырье включает измельченное методом мокрого измельчения содержащее карбонат кальция минеральное сырье, стадию измельчения можно осуществить в таких условиях, чтобы происходило автогенное измельчение, и/или путем измельчения в горизонтальной шаровой мельнице и/или с использованием других таких процессов, известных специалистам. Полученное таким образом измельченное содержащее карбонат кальция минеральное сырье, обработанное методом мокрого измельчения, можно подвергнуть промывке и обезвоживанию хорошо известными способами, например, флокуляцией, фильтрацией или принудительного выпаривания, перед сушкой. Последующую стадию сушки можно осуществить в одну стадию, такую как распылительная сушка, или, по меньшей мере, в две стадии. Также такое минеральное сырье обычно подвергают стадии обогащения (такой как стадия флотации, отбеливания или магнитного разделения) для удаления примесей.

ʺОсажденный карбонат кальцияʺ (PCC), в значении настоящего изобретения, представляет собой синтезированное вещество, как правило, полученное путем осаждения после взаимодействия диоксида углерода и извести в водной среде или путем осаждения источника кальциевых и карбонатных ионов в воде или путем осаждения кальциевых и карбонатных ионов, например CaCl₂ и Na₂CO₃, из раствора. Другие возможные пути получения PCC включают известково-натровый способ или способ Сольве, в котором PCC представляет собой побочный продукт получения аммиака. Осажденный карбонат кальция существует в трех основных кристаллических формах: кальцит, арагонит и фатерит, и существует множество различных полиморфов (габитусов кристаллов) для каждой из этих кристаллических форм. Кальцит имеет тригональную структуру с типичными габитусами кристаллов, такими как скаленоэдрический (S-PCC), ромбоэдрический (R-PCC), гексагональный призматический, пинакоидальный, коллоидный (C-PCC), кубический и призматический (P-PCC). Арагонит имеет орторомбическую структуру с типичными габитусами кристаллов, такими как двойниковые гексагональные призматические кристаллы, а также широкий ассортимент тонких удлиненных призматических, изогнутых лезвий, резких пирамидальных, клиновидных кристаллов, в форме ветвящегося дерева и коралла или в червячной форме. Фатерит относится к гексагональной кристаллической системе. Полученную PCC суспензию можно подвергнуть механическому обезвоживанию и сушке.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, синтетический карбонат кальция представляет собой осажденный карбонат кальция, предпочтительно включающий арагонитовую, фатеритовую или кальцитовую минералогические кристаллические формы или их смеси.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, природный или синтетический карбонат кальция измельчают перед обработкой диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой. Стадию измельчения можно осуществить с использованием любого традиционного измельчающего устройства, такого как шаровая мельница, известная специалистам в данной области.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, природный или синтетический карбонат кальция находится в форме частиц, имеющих среднемассовый размер частиц d₅₀, равный или меньше чем 15 мкм, предпочтительно от 1 до 10 мкм, более предпочтительно от 2 до 8 мкм, и наиболее предпочтительно от 3 до 7 мкм. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, природный или синтетический карбонат кальция находится в форме частиц, имеющих максимальный размер частиц d₉₈, равный или меньше чем 25 мкм, предпочтительно от 7 до 22 мкм, более предпочтительно от 10 до 20 мкм, и наиболее предпочтительно от 15 до 18 мкм.

Предпочтительно поверхностно-прореагировавший карбонат кальция для использования в настоящем изобретении получают в виде водной суспензии, имеющий pH, измеренный при 20°C, больше чем 6,0, предпочтительно больше чем 6,5, более предпочтительно больше чем 7,0, еще более предпочтительно больше чем 7,5.

В предпочтительном способе получения водной суспензии поверхностно-прореагировавшего карбоната кальция природный или синтетический карбонат кальция, либо тонкоизмельченный, например, путем помола, либо нет, суспендируют в воде. Предпочтительно, суспензия имеет содержание природного или синтетического карбоната кальция в пределах от 1% масс. до 90% масс., более предпочтительно от 3% масс. до 60% масс., и еще более предпочтительно от 5% масс. до 40% масс., в расчете на массу суспензии.

На следующей стадии, по меньшей мере, одну кислоту добавляют к водной суспензии, содержащей природный или синтетический карбонат кальция. По меньшей мере одна кислота может представлять собой любую сильную кислоту, средней силы кислоту или слабую кислоту, или их смеси, генерирующую H₃O⁺ ионы в условиях получения. В соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере, одна кислота также может представлять собой кислотную соль, генерирующую H₃O⁺ ионы в условиях получения.

В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, одна кислот представляет собой сильную кислоту, имеющую pK_a 0 или меньше при 20°C. В соответствии с другим вариантом осуществления, по меньшей мере, одна кислота представляет собой средней силы кислоту, имеющую pK_a значение от 0 до 2,5 при 20°C. Если pK_a при 20°C равно 0 или меньше, кислоту предпочтительно выбирают из серной кислоты, хлористоводородной кислоты или их смесей. Если pK_a при 20°C имеет значение от 0 до 2,5, кислоту предпочтительно выбирают из H₂SO₃, H₃PO₄, щавелевой кислоты или их смесей. По меньшей мере одна кислота также может представлять собой кислотную соль, например, HSO₄^- или H₂PO₄^-, по меньшей мере частично нейтрализованную соответствующим катионом, таким как Li⁺, Na⁺ или K⁺, или HPO₄^2-, по меньшей мере частично нейтрализованную соответствующим катионом, таким как Li⁺, Na^+, K⁺, Mg²⁺ или Ca²⁺. По меньшей мере одна кислота также может представлять собой смесь одной или нескольких кислот и одной или нескольких кислотных солей.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, по меньшей мере, одна кислота представляет собой слабую кислоту, имеющую pK_a больше чем 2,5 и меньше чем или равную 7, измеренную при 20°C, связанную с ионизацией первого доступного водорода, и содержащую соответствующий анион, образованный в результате потери этого первого доступного водорода, который способен образовывать водорастворимые соли кальция. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, слабая кислота имеет pK_a от 2,6 до 5 при 20°C, и более предпочтительно слабую кислоту выбирают из группы, состоящей из уксусной кислоты, муравьиной кислоты, пропановой кислоты и их смесей.

В случае, когда используют слабую кислоту, после добавления указанной кислоты к водной суспензии, содержащей природный или синтетический карбонат кальция, дополнительно добавляют, по меньшей мере, одну водорастворимую соль, которая в случае водород-содержащей соли имеет pK_a больше чем 7, измеренную при 20°C, связанную с ионизацией первого доступного водорода, и анион соли способен образовывать нерастворимые в воде соли кальция. Катион указанной водорастворимой соли предпочтительно выбирают из группы, состоящей из калия, натрия, лития и их смесей. В более предпочтительном варианте осуществления указанный катион представляет собой натрий. Следует отметить, что в зависимости от заряда аниона более чем один из указанных катионов могут присутствовать для обеспечения электрически нейтрального ионного соединения. Анион указанной водорастворимой соли предпочтительно выбирают из группы, состоящей из фосфата, дигидрофосфата, моногидрофосфата, оксалата, силиката, их смесей и их гидратов. В более предпочтительном варианте осуществления указанный анион выбирают из группы, состоящей из фосфата, дигидрофосфата, моногидрофосфата, их смесей и их гидратов. В наиболее предпочтительном варианте осуществления указанный анион выбирают из группы, состоящей из дигидрофосфата, моногидрофосфата, их смесей и их гидратов. Добавление водорастворимой соли можно осуществить по каплям или в одну стадию. В случае добавления по каплям, это добавление предпочтительно осуществляют в течение 10 минут. Более предпочтительно, когда указанную соль добавляют в одну стадию.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одну кислоту выбирают из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, уксусной кислоты, муравьиной кислоты и их смесей. Предпочтительно, по меньшей мере, одну кислоту выбирают из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, щавелевой кислоты, H₂PO₄^-, по меньшей мере частично нейтрализованной соответствующим катионом, таким как Li⁺, Na⁺ или K⁺, HPO₄^2-, по меньшей мере частично нейтрализованной соответствующим катионом, таким как Li⁺, Na^+, K⁺, Mg²⁺ или Ca²⁺, и их смесей, более предпочтительно, по меньшей мере, одну кислоту выбирают из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты, серной кислоты, сернистой кислоты, фосфорной кислоты, щавелевой кислоты или их смесей, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере одна кислота представляет собой фосфорную кислоту. Не желая быть связанными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что использование фосфорной кислоты может быть полезным для реминерализации и/или отбеливания зубов.

По меньшей мере одну кислоту можно добавить к суспензии в виде концентрированного раствора или более разбавленного раствора. Предпочтительно, молярное отношение по меньшей мере одной кислоты к природному или синтетическому карбонату кальция составляет от 0,05 до 4, более предпочтительно от 0,1 до 2.

В качестве альтернативы, также можно добавить, по меньшей мере, одну кислоту в воду перед суспендированием природного или синтетического карбоната кальция.

В соответствии с настоящим изобретением, поверхностно-прореагировавший карбонат кальция получают путем обработки природного или синтетического карбоната кальция диоксидом углерода. Диоксид углерода может быть образован in situ путем обработки кислотой и/или может поставляться из внешнего источника. Когда сильную кислоту, такую как серная кислота или хлористоводородная кислота, или средней силы кислоту, такую как фосфорная кислота, используют для кислотной обработки природного или синтетического карбоната кальция, автоматически образуется диоксид углерода. Альтернативно или дополнительно, диоксид углерода может поставляться из внешнего источника.

В соответствии с одним вариантом осуществления, поверхностно-прореагировавший карбонат кальция представляет собой продукт реакции природного или синтетического карбоната кальция с диоксидом углерода и, по меньшей мере, одной кислотой, где диоксид углерода образуется in situ как результат контактирования, по меньшей мере, одной кислоты с природным или синтетическим карбонатом кальция и/или поставляется из внешнего источника.

Кислотную обработку и обработку диоксидом углерода можно осуществить одновременно, как это происходит в случае, когда используют сильную или средней силы кислоту. Также можно осуществить сначала кислотную обработку, например, с использованием кислоты средней силы, имеющей pK_a в пределах от 0 до 2,5 при 20°C, где диоксид углерода образуется in situ, и, таким образом, обработка диоксидом углерода будет автоматически осуществляться одновременно с кислотной обработкой, с последующей дополнительной обработкой диоксидом углерода, поставляемым из внешнего источника.

Предпочтительно, концентрация газообразного диоксида углерода в суспензии, в расчете на объем, является такой, чтобы отношение (объем суспензии):(объем газообразного CO₂) составляло от 1:0,05 до 1:20, еще более предпочтительно от 1:0,05 до 1:5.

В предпочтительном варианте осуществления, стадию кислотной обработки и/или стадию обработки диоксидом углерода повторяют по меньшей мере о