ES2359371T3 - Sílices precipitadas adecuadas para dentífricos transparentes - Google Patents

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Abstract

Una sílice precipitada abrasiva que tiene: - un índice refractivo de menos de 1.4387 - una transmisión de luz mayor que el 48%; y - un valor de abrasión Brass Einlehner mayor de al menos 5 mg de perdida/100,000 rev.

Description

Sílices precipitadas adecuadas para dentífricos transparentes
Técnica anterior
Las sílices precipitadas encuentran uso en una amplia gama de productos fabricados, que varían desde cosméticos y productos alimentarios hasta revestimientos industriales y materiales elastoméricos, tales como neumáticos. Las sílices son particularmente útiles en productos dentífricos (tales como pastas de dientes), donde funcionan como cargas, abrasivos, y espesantes. Debido a esta versatilidad funcional, y también debido a que las sílices tienen una compatibilidad relativamente alta con ingredientes activos como fluoruro, en comparación con otros abrasivos de dentífrico (en particular alúmina y carbonato de calcio), hay un fuerte deseo entre los formuladores de pasta de dientes y dentífricos de incluirlas en sus productos.
Sin embargo, puede ser difícil incorporar sílices abrasivas en productos dentífricos transparentes, que se han hecho cada vez más populares en los últimos años debido a su mayor atractivo para algunos consumidores, y debido a que permiten a los fabricantes conferir una mayor diferenciación a su producto. Esta dificultad de formulación surge porque para producir una pasta de dientes transparente que contiene sílice, es necesario asegurar que el índice de refracción de la sílice coincide en gran medida con el índice de refracción de la matriz de la pasta de dientes, que la sílice tiene un alto grado de transmitancia de luz, y que la sílice tiene una abrasividad suficiente para proporcionar la limpieza de las superficies de los dientes, cuando se incorpora en un dentífrico.
El requisito de que el índice de refracción de la sílice coincida con el índice de refracción de la pasta de dientes generalmente significa que la concentración de agua en la pasta de dientes debe mantenerse a niveles relativamente bajos. El agua generalmente tiene un índice de refracción mucho menor que la sílice (las sílices disponibles en el mercado tienen un índice de refracción de 1,438 a 1,451, mientras que el agua tiene un índice de refracción de 1,332) y, por lo tanto, a medida que la concentración de agua en la pasta de dientes aumenta, el índice de refracción de la pasta de dientes disminuye. Por consiguiente, para que el índice de refracción de la sílice coincida con el índice de refracción de la pasta de dientes, la concentración de agua en la pasta de dientes debe minimizarse. Esto es indeseable porque el agua generalmente es el componente más barato de una pasta de dientes, y las reducciones en la concentración de agua normalmente están compensadas por un aumento en la concentración de humectante (que es bastante caro). Por lo tanto, reducir la concentración de agua provocará un aumento correspondiente en el coste unitario de la pasta de dientes.
Por lo tanto, un formulador de pasta de dientes que se esfuerce en producir una pasta de dientes en gel transparente debe equilibrar diversos factores. La sílice es un ingrediente indispensable para producir una pasta de dientes que sea eficaz para limpiar los dientes, pero añadir sílice puede reducir la transparencia global del producto de pasta de dientes, debido a su bajo grado de transmitancia y su alto índice de refracción. Por tanto, mientras que añadir sílice proporciona beneficios de limpieza, el alto índice de refracción de la sílice requiere una reducción en la concentración de agua y un aumento concomitante en la concentración de humectante, dando como resultado un aumento significativo en el coste del producto. Dado lo anterior, hay una necesidad continua de una composición de sílice que no solo proporcione un excelente rendimiento abrasivo, sino que también tenga un grado de transmitancia relativamente alto, y un índice de refracción que sea suficientemente bajo, de manera que la sílice pueda incluirse en una composición de pasta de dientes transparente, que tenga una concentración de agua relativamente alta.
El documento US 5 354 550 describe un dentífrico con aspecto de gel transparente que comprende un agente de pulido que tiene un índice de refracción de aproximadamente 1,41 a 1,47; un polímero de policarboxilato aniónico sintético que se hincha con el agua y un vehículo líquido con aproximadamente 25-30% en peso de agua y 30-45% en peso de un humectante puro, en el que al menos aproximadamente 30% en peso de dicho dentífrico es sorbitol puro.
El documento WO 0 132 135 describe una composición de dentífrico con un elevado contenido de agua que tiene una viscosidad superior a aproximadamente 200.000 centipoises (cP) que comprende una cantidad de agua superior a aproximadamente 50% en peso, material abrasivo, aglutinante y un humectante de tipo poliol. Se proporciona así una composición de dentífrico con un elevado contenido de agua que tiene una estabilidad, una sensación en la boca y unas propiedades reológicas aceptables.
La patente europea EP 0 785 169 describe una sílice amorfa que tiene un valor de RDA de entre 40 y 70, una capacidad de absorción de aceite de entre 90 y 145 cm3/100 g y una pérdida de humedad inferior a 7% p/p. Esto se puede incorporar como carga del 10% al 25% en una pasta de dientes transparente que tiene un índice de refracción inferior a 1,445. Esta pasta de dientes tiene un valor de RDA inferior a 60.
Descripción de la invención
La invención incluye una composición de sílice precipitada abrasiva, dicha composición de sílice tiene un índice de refracción inferior a 1,4387, una transmitancia de luz mayor que 48%; y un valor de abrasión de latón Einlehner mayor que 5 mg de pérdida/100.000 rev.
Breve descripción de la figura
El resumen anterior, así como la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención, se entenderán mejor cuando se lean junto con el dibujo adjunto. Debe entenderse, sin embargo, que la invención no se limita a las relaciones físicas precisas mostradas en los dibujos.
La Fig. 1 es una curva que representa la relación entre el grado de transmitancia de luz ("% de Transmitancia") frente al índice de refracción para sílice precipitada, preparada de acuerdo con la presente invención.
Descripción de la invención
Todas las partes, porcentajes y proporciones usados en la presente memoria se expresan en peso, a menos que se especifique otra cosa. Todos los documentos citados en esta memoria se incorporan a ella por referencia. A continuación se describen realizaciones preferidas de la presente invención, que proporcionan sílice para su uso en dentífricos, tales como pastas de dientes. Aunque el uso óptimo de esta sílice es en dentífricos, esta sílice puede usarse también en una diversidad de otros productos de consumo.
Por "mezcla" se entiende cualquier combinación de dos o más sustancias, por ejemplo en forma de, sin que ello pretenda ser limitante, una mezcla heterogénea, una suspensión, una disolución, un sol, un gel, una dispersión, o una emulsión.
Por '"transparente", se entiende que transmite la luz de manera que las imágenes pueden verse como si no hubiera un material interpuesto.
Por "dentífricos" se entiende productos para el cuidado bucal tales como, sin que ello pretenda ser limitante, pastas de dientes, polvos dentales y cremas para dentadura postiza.
Por "sílice de baja estructura" se entiende que el material de sílice tiene una absorción de aceite de entre aproximadamente 70 ml/100 g y 90 ml/100 g.
La presente invención se refiere a composiciones de sílice precipitada, de baja estructura, amorfa, conocida también como dióxido de silicio, o SiO2, que confiere características mejoradas de limpieza y abrasividad cuando se incluye en una pasta de dientes o dentífrico. Estas sílices abrasivas no solo limpian los dientes, retirando residuos y manchas residuales, sino que funcionan también para pulir la superficie de los dientes. Debido a que tienen un menor índice de refracción que las sílices amorfas más comparables disponibles en el mercado, y también debido a su alto grado de transmitancia de luz, las sílices de la presente invención son particularmente útiles para formular una pasta de dientes transparente, de bajo coste, que tiene una concentración de agua relativamente alta.
Debería añadirse una cantidad suficiente de sílice abrasiva a una composición de pasta de dientes, de manera que el valor de abrasión de la dentina radiactiva ("RDA") de la pasta de dientes esté entre 50 y 200. A una RDA de menos de 50, los beneficios de limpieza de la pasta de dientes serán mínimos, mientras que a una RDA mayor que 200, hay riesgo grave de que la pasta de dientes sea tan abrasiva que puede dañar la dentina de los dientes a lo largo de la línea de las encías. Los productos de pasta de dientes más comerciales tienen hoy una RDA en el intervalo de 50 a 150, estando la media exactamente en la mitad, aproximadamente 100. Preferiblemente, el dentífrico debería tener un valor de RDA de al menos aproximadamente 50, tal como entre 70 y 120, tal como entre 90 y 110.
La RDA de una pasta de dientes depende tanto de la dureza (abrasividad) del abrasivo como de la concentración del abrasivo en la pasta de dientes. La RDA se mide por el método descrito en el artículo "A Laboratory Method for Assessment of Dentifrice Abrasivity", John J. Hefferren, en Journal of Dental Research. Vol. 55, no. 4 (1976), pág. 563-573. La abrasividad de la sílice puede medirse por un método Einlehner, que se describe con mayor quetalle a continuación. Se ha determinado una correlación entre los valores de Einlehner de la sílice, el nivel de carga de la sílice en la pasta de dientes y los valores de RDA a partir de datos históricos, y se resume en la ecuación (I) a continuación:
RDA = (0,099003 x E) + (0,773864 x L) + (0,994414 x E x L) +
(I)
(-0,002875 E2) + (-0,094783 x L2) + (3,417937)
donde E es la pérdida de latón Einlehner en mg para una suspensión de sílice acuosa al 10%
L es el % en peso de carga de sílice en la pasta de dientes
Por ejemplo, si una pasta de dientes contiene 20% en peso de una sílice que tiene un valor de abrasión de Einlehner (una medida de la dureza, descrita con mayor quetalle a continuación) de aproximadamente 6,0, entonces la pasta de dientes tendrá una RDA de aproximadamente 100. Una pasta de dientes que tiene el mismo valor de RDA de aproximadamente 100 podría obtenerse a un nivel de concentración de sílice de aproximadamente 6,5% en peso con una sílice más abrasiva, tal como una sílice que tiene un valor de abrasión de Einlehner de 15. Incluso, esta misma sílice que tiene un valor de abrasión de Einlehner a un nivel de concentración de 15 a 20% en peso, produciría una pasta de dientes que tiene una RDA de aproximadamente 280.
Debido a que estas dos sílices que tienen valores abrasivos diferentes tienen un coste proporcionado, es más rentable usar las sílices más abrasivas a menores concentraciones. Desafortunadamente, aunque las sílices poco abrasivas (por ejemplo, las sílices que tienen valores de Einlehner de aproximadamente 4,0) generalmente tienen buenas propiedades de transparencia (viz., alto índice de refracción y un alto grado de transmitancia de luz), las sílices más abrasivas generalmente han sido malos candidatos para su inclusión en un dentífrico transparente.
Sin embargo, mediante la presente invención, las sílices abrasivas amorfas que se han desarrollado no solo tienen un excelente rendimiento de abrasión, sino que también son adecuadas para su inclusión en una pasta de dientes transparente. Controlando las rpm del agitador, el tiempo de digestión, la velocidad de adición, el pH del lote (final), y el pH de la suspensión, puede producirse un abrasivo de sílice que tenga un índice de refracción relativamente bajo, un alto grado de transmitancia de luz, y que sea suficientemente abrasivo.
Las composiciones de sílice de la presente invención se preparan de acuerdo con el siguiente proceso. En este proceso, una disolución acuosa de un silicato alcalino, tal como silicato sódico, se carga en un reactor, tal como un reactor equipado con medios de mezcla adecuados para asegurar una mezcla homogénea, y la disolución acuosa de un silicato alcalino en el reactor se precalienta a una temperatura de entre aproximadamente 65ºC y aproximadamente 100ºC. Preferiblemente, la disolución acuosa de silicato alcalino tiene una concentración de silicato alcalino de aproximadamente 8,0 a 35% en peso, tal como de aproximadamente 8,0 a aproximadamente 15% en peso. Preferiblemente, el silicato alcalino es un silicato sódico con una proporción SiO2:Na2O de aproximadamente 1 a aproximadamente 3,5, tal como de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 3,4.
Al reactor se le añade después, simultáneamente: (1) una disolución acuosa de un agente acidulante o ácido, tal como ácido sulfúrico, y (2) cantidades adicionales de una disolución acuosa que contiene la misma especie de silicato alcalino que en el reactor, precalentándose la disolución acuosa a una temperatura de aproximadamente 65ºC a aproximadamente 85ºC. La disolución acuosa de agente acidulante preferiblemente tiene una concentración de agente acidulante de aproximadamente 6 a 35% en peso, tal como aproximadamente 9,0 a aproximadamente 15% en peso. La adición simultánea continúa hasta que el pH del lote en el reactor cae a entre aproximadamente 5,4 a aproximadamente 6,4.
Después de que el flujo de entrada del agente acidulante y el silicato alcalino se hayan detenido, el lote en el reactor se calienta a una temperatura de entre aproximadamente 85ºC y 100ºC, y se deja que el lote en el reactor envejezca
o “se digiera” entre 5 minutos a 60 minutos, manteniendo el lote en el reactor a un pH constante. Después de completarse la digestión, el lote de reacción se filtra y se lava con agua, para retirar el exceso de sales inorgánicas, hasta que el agua de lavado de la torta de filtrado de la sílice obtiene una conductividad de menos de aproximadamente 2000 !mhos. Debido a que la conductividad del filtrado de sílice es proporcional a la concentración de sub-producto de sal inorgánica en la torta de filtrado, entonces manteniendo la conductividad del filtrado a menos de 2000 !mhos, puede obtenerse la baja concentración deseada de sales inorgánicas, tales como Na2SO4, en la torta de filtrado.
La torta de filtrado de la sílice se suspende en agua, y después se seca por cualquier técnica de secado convencional, tal como secado por pulverización, para producir una sílice precipitada que contiene de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 50% en peso de humedad. La sílice precipitada puede molerse después para obtener el tamaño de partícula deseado de entre aproximadamente 5 !m a 25 !m, tal como de aproximadamente 5 !m a aproximadamente 15 !m.
Esta sílice precipitada amorfa, abrasiva, puede incorporarse después en una composición de dentífrico, por ejemplo, una pasta de dientes.
Además del componente abrasivo, el dentífrico puede contener también otros varios ingredientes, tales como humectantes, agentes espesantes, (conocidos en ocasiones también como aglutinantes, gomas, o agentes estabilizadores), agentes antibacterianos, fluoruros, edulcorantes, y co-tensioactivos.
Los humectantes sirven para dar cuerpo o "textura en la boca" a un dentífrico, así como para evitar que el dentífrico se seque. Los humectantes adecuados incluyen polietilenglicol (a una diversidad de pesos moleculares diferentes), propilenglicol, glicerina (glicerol), eritritol, xilitol, sorbitol, manitol, lactitol, e hidrolizados de almidón hidrogenados, así como mezclas de estos compuestos.
Los agentes espesantes son útiles en las composiciones de dentífrico para proporcionar una estructura gelatinosa que estabilice la pasta de dientes frente a la separación de fases. Los agentes espesantes adecuados incluyen espesante de sílice, almidón, glicerito de almidón, goma karaya (goma esterculia), goma de tragacanto, goma arábiga, goma ghatti, goma acacia, goma de xantano, goma guar, veegum, carragenina, alginato sódico, agar-agar, pectina, gelatina, celulosa, goma de celulosa, carboximetil celulosa, hidroxietil celulosa, hidroxipropil celulosa, hidroximetilo, hidroximetil carboxipropil celulosa, metil celulosa, etil celulosa, celulosa sulfatada, así como mezclas de estos compuestos. Los niveles típicos de aglutinantes son de aproximadamente 0% en peso a aproximadamente 15% en peso de una composición de pasta de dientes.
Los agentes antibacterianos pueden incluirse para reducir la presencia de microorganismos por debajo de niveles que se sabe que son dañinos. Los agentes antibacterianos adecuados incluyen ácido benzoico, benzoato sódico, benzoato potásico, ácido bórico, compuestos fenólicos, tales como betanaftol, clorotimol, timol, anetol, eucaliptol, carvacrol, mentol, fenol, amilfenol, hexilfenol, heptilfenol, octilfenol, hexilresorcinol, cloruro de laurilpiridinio, cloruro de miristilpiridinio, fluoruro de cetilpiridinio, cloruro de cetilpiridinio, bromuro de cetilpiridinio. Si está presente, el nivel de agente antibacteriano es preferiblemente de aproximadamente 0,1% en peso a aproximadamente 5% en peso de la composición de pasta de dientes.
Pueden añadirse edulcorantes a la composición de pasta de dientes para conferir un sabor agradable al producto. Los edulcorantes adecuados incluyen sacarina (tal como sacarina de sodio, potasio o calcio), ciclamato (en forma de una sal de sodio, potasio o calcio), acesulfamo-K, taumatina, neohisperidina dihidrochalcona, glicirricina amoniacal, dextrosa, levulosa, sacarosa, manosa, y glucosa.
La pasta de dientes contendrá también, preferiblemente, sales fluoruro para prevenir el desarrollo y progreso de la caries dental. Las sales fluoruro adecuadas incluyen fluoruro sódico, fluoruro potásico, fluoruro de calcio, fluoruro de cinc, fluoruro estannoso, fluoruro de cinc y amonio, monofluorofosfato sódico, monofluorofosfato potásico, fluorhidrato de laurilamina, fluorhidrato de dietilaminoetiloctilamida, fluoruro de didecildimetilamonio, fluoruro de cetilpiridinio, fluoruro de dilaurilmorfolinio, fluoruro estannoso de sarcosina, fluoruro potásico de glicina, fluorhidrato de glicina, y monofluorofosfato sódico. Los niveles típicos de sales fluoruro son de aproximadamente 0,1% en peso a aproximadamente 5% en peso.
Los tensioactivos pueden incluirse también como agentes de limpieza y formación de espuma adicionales, y pueden seleccionarse entre tensioactivos aniónicos, tensioactivos zwitteriónicos, tensioactivos no iónicos, tensioactivos anfóteros, y tensioactivos catiónicos. Los tensioactivos aniónicos son los preferidos, tales como sales de sulfato metálico, tales como lauril sulfato sódico.
Los dentífricos descritos en la presente memoria pueden contener también una diversidad de ingredientes adicionales, tales como agentes desensibilizantes, agentes curativos, otros agentes de prevención de la caries, agentes quelantes/secuestrantes, vitaminas, aminoácidos, proteínas, otros agentes anti-placa/anti-cálculo, opacificantes, antibióticos, anti-enzimas, enzimas, agentes de control de pH, agentes oxidantes, antioxidantes, agentes blanqueadores y conservantes.
Finalmente, el agua supone el resto de la composición, además de los aditivos mencionados. El agua es preferiblemente desionizada y libre de impurezas. El dentífrico comprenderá de aproximadamente 13% en peso a aproximadamente 20% en peso de agua.
La invención se describirá ahora con más detalle con respecto a los siguientes ejemplos específicos, no limitantes.
Ejemplos 1-4
En los Ejemplos 1-4, las sílices adecuadas para su uso en dentífricos, así como otros productos, se prepararon de acuerdo con la presente invención. En primer lugar, 900 kg de una disolución acuosa que contenía 14,36% en peso de silicato sódico (que tenía una proporción molar 3,3 de SiO2Na2O) se cargó en un reactor, se calentó a 82 ºC, y se mantuvo a esa misma temperatura durante la etapa de digestión, mientras el reactor se agitaba a 83 rpm. Se añadieron después simultáneamente una disolución acuosa de ácido sulfúrico (a una concentración de 12,06% en peso) y una disolución acuosa de silicato sódico (a una concentración de 14,36% en peso, teniendo el silicato sódico una proporción molar de 3,3, disolución calentada a 75 ºC), a velocidades de 113 litros/minuto y 377 litros/minuto, respectivamente. La adición de silicato se detuvo después de 47 minutos y la adición de ácido continuó hasta que el pH del lote en el reactor cayó a 5,8-6,0. La temperatura del lote se mantuvo entonces a 93 ºC durante 10 minutos, al mismo pH. El lote de sílice se filtró y lavó después para formar una torta de filtrado que tenía una conductividad de no más de aproximadamente 2000 !mhos. La torta de filtrado se suspendió después con agua, de manera que el contenido de sólidos era del 32,4% y el pH se ajustó a 7,20. La torta de filtrado se secó entonces por pulverización a una temperatura de entrada del secador por pulverización de 650ºC y una temperatura de salida de 78ºC, y el producto secado por pulverización se molió a entre 8-10 !m.
En los Ejemplos 2-3 se prepararon sílices, adecuadas para su uso en dentífricos así como en otros productos, de acuerdo con la presente invención. En primer lugar, se cargaron 27 l de una disolución acuosa que contenía 14,5% en peso de silicato sódico (que tenía una proporción molar 3,3) en un reactor de 1,5 m3 (400 galones), equipado con un impulsor de turbina A-200 de cuatro paletas separadas (45 grados), se calentó a 82ºC, y se mantuvo a esta temperatura hasta la etapa de digestión. Los contenidos del reactor se agitaron a las velocidades indicadas en la Tabla I, a continuación. Se añaden después simultáneamente una disolución acuosa que comprendía 12,4% en peso de ácido sulfúrico, y una disolución acuosa que comprendía 14,5% en peso silicato sódico (que tenía una proporción molar 3,3 y calentada a 75 ºC) a las velocidades dadas en la Tabla I, a continuación. La adición de silicato se detuvo después de 47 minutos y la adición de ácido continuó a la misma velocidad hasta que el pH del lote cayó a 7,5. La velocidad de adición de ácido se reduce después a 1,0 a 1,5 litros/minuto, hasta que el pH del lote se aproxima al pH final. El pH final del lote se ajusta manualmente a una diana. El lote entra entonces en la etapa de digestión, donde la temperatura se aumenta a 93ºC, mientras que el pH del lote se mantiene al pH final a lo largo de la etapa de digestión. La temporización de la etapa de digestión en cada ejemplo se da en la Tabla I a continuación.
Después de la digestión, el lote de sílice se filtra en un filtro-prensa y se lava hasta que el filtrado tuvo una conductividad de no más de 2000 !mhos. La torta de filtrado se suspende entonces con agua y se mezcla durante 5 minutos con un agitador Cowles para formar una suspensión de torta, que tiene el contenido de sólidos mostrado en la Tabla I, a continuación. El pH de la suspensión de torta puede ajustarse después adicionalmente mediante la adición opcional de sosa cáustica para llegar al pH indicado en la columna de "pH de la Suspensión" en la Tabla I, a continuación. La suspensión de torta se seca por pulverización después (a la temperatura de entrada y salida mostrada en la Tabla I, a continuación) y se muele para formar una composición de sílice en forma de partículas que tiene un tamaño de partícula medio de aproximadamente 8,7 !m a aproximadamente 9,7 !m.
Ejemplos 1-2 Comparativos
Los Ejemplos 1-2 Comparativos se prepararon usando el mismo método como se ha descrito anteriormente con respecto a los ejemplos 2-3, pero de acuerdo con los parámetros de procesamiento expuestos en la Tabla I, a continuación.
Tabla I
Agitador rpm
Velocidad Silicato LPM Velocidad Ácido LPM Tiempo Digestión, min pH Final del Lote % Sólidos de la Suspensión pH de la Suspensión Temp. Entrada ºC Temp. Salida ºC
Ejemplo 2
50 12,6 3,8 10 5,86,0 33,1 6,6 440 76
Ejemplo 3
50 12,6 3,8 10 5,86,0 36,8 6,97 390 88
Ejemplo 1 Comparativo
50 12,6 3,8 10 6,56,7 20,8 8,8 420 76
Ejemplo 2 Comparativo
50 12,6 3,8 40 5,86,0 22,7 7,1 440 76
Después de prepararla como se ha expuesto anteriormente, se midieron entonces varias propiedades de la sílice en forma de partículas, incluyendo abrasión Einlehner, absorción de aceite, tamaño de partícula de la sílice, índice de refracción, el grado de transmisión de luz ("% de Transmitancia"), y el brillo. Como una primera etapa en la medición del índice de refracción ("IR") y el grado de transmisión de luz, se preparó una gama de soluciones madre de sorbitol/agua (aproximadamente 10), de manera que el índice de refracción de estas soluciones está situado entre aproximadamente 1,426 y 1,440. Las proporciones exactas de sorbitol/agua necesarias dependían del sorbitol exacto usado y son determinadas por el técnico que realiza la medición. Típicamente, estas soluciones madre cubrirán el intervalo de 49 a 70% en peso de sorbitol en agua. Para determinar el Índice de Refracción, una o dos gotas de cada disolución patrón se ponen por separado sobre la placa fija del refractómetro (refractómetro Abbe 60, modelo 10450). La placa de revestimiento se fija y bloquea en su sitio. La fuente de luz y el refractómetro se conectan y el índice de refracción de cada disolución patrón se lee. En frascos separados de 20 cm3, se pesan con precisión 0,5 g + 0,01 de sílice, y se añaden 12,0 g + 0,01 de cada disolución madre de sorbitol/agua respectiva. Los frascos se agitaron después vigorosamente para formar dispersiones de sílice, los tapones se quitaron de los frascos, y los frascos se pusieron en un desecador, que después se evacuó con una bomba de vacío.
Las dispersiones se des-airearon durante 30 minutos y se inspeccionaron visualmente para la des-aireación completa. El % de Transmitancia ("%T") a 589 nm (Spectronic 20 D+) se mide inmediatamente, de acuerdo con las instrucciones de uso del fabricante. Específicamente, el % de Transmitancia se mide sobre las dispersiones de sílice/sorbitol/agua poniendo una alícuota de cada dispersión en una cubeta de cuarzo, y leyendo el %T a una longitud de onda de 589 nm para cada muestra en una escala de 0 a 100. El % de Transmitancia frente al IR de las soluciones madre usadas se dibuja sobre una curva, como se muestra en la Figura 1, para el Ejemplo 1 y el Ejemplo
3. El Índice de Refracción de la sílice se define como la posición (la ordenada o valor X) del pico máximo dibujado en la curva de % de Transmitancia frente a IR. El valor del eje Y (la abscisa) del pico máximo es el % de Transmitancia de la sílice.
El valor de abrasión de latón Einlehner (BE) se midió mediante el uso de un abrasímetro Einlehner AT-1000. En este ensayo, se pesa una rejilla de alambre de latón Fourdrinier, y se expone a la acción de una suspensión acuosa de sílice al 10% durante un número fijo de revoluciones, y la cantidad de abrasión se determina entonces como miligramos de latón perdido de la rejilla de alambre Fourdrinier por 100.000 revoluciones. Los suministros desechables requeridos para este ensayo (rejillas de latón, placas de desgaste y tubos de PVC) están disponibles en Duncan Associates, Rutland, Vermont y se comercializan como un "Kit de Ensayo Einlehner". Específicamente, las rejillas de latón (Phosphos Bronze PM.) se prepararon por lavado en agua jabonosa caliente (Alconox al 0,5%) en un baño de ultrasonidos durante 5 minutos, después se aclararon en agua corriente y se aclararon de nuevo en un vaso de precipitados que contenía 150 ml de agua, colocado en un baño de ultrasonidos. La rejilla se aclaró de nuevo en agua corriente, se secó en un horno ajustado a 105 ºC durante 20 minutos, se enfrió en un desecador y se pesó. Las rejillas se manipularon con pinzas para evitar que la grasa cutánea contaminara las rejillas. El cilindro de ensayo Einlehner se ensambla con una placa de desgaste y una rejilla pesada (el lado con la línea roja hacia abajo el lado no erosionado) y se sujeta en su sitio. La placa de desgaste se usa durante aproximadamente 25 ensayos o hasta que se desgasta del todo; la rejilla pesada se usa solo una vez.
Una suspensión de sílice al 10%, preparada mezclando 100 g sílice con 900 g de agua desionizada, se vertió en el cilindro de ensayo Einlehner. Los tubos Einlehner de PVC se pusieron sobre el eje de agitación. Los tubos de PVC tienen 5 posiciones numeradas. Para cada ensayo, la posición de los tubos de PVC se aumenta hasta que se ha usado cinco veces, después se desecha. El instrumento de abrasión Einlehner se vuelve a ensamblar y el instrumento se ajusta para que funcione a 87.000 revoluciones. Cada ensayo tarda aproximadamente 49 minutos. Después de completarse el ciclo, la rejilla se retira aclarada en agua corriente, se pone en un vaso de precipitados que contiene agua y se introduce en un baño de ultrasonidos durante 2 minutos, se aclara con agua desionizada y se seca en un horno ajustado a 105 ºC durante 20 minutos. La rejilla secada se enfría en un desecador y se vuelve a pesar. Se realizan dos ensayos para cada muestra y los resultados se promedian y expresan en mg perdidos por
100.000 revoluciones. El resultado, medido en unidades de mg perdidos por 100.000 revoluciones, para una suspensión al 10% puede caracterizarse como el valor de abrasión de latón Einlehner (BE) al 10%.
El Tamaño de Partícula Medio se determina usando un Leeds y Northrup Microtrac II. Se proyecta un rayo láser a través de una celda transparente, que contiene una corriente de partículas móviles suspendidas en un líquido. Los rayos de luz que golpean las partículas se dispersan a ángulos que son inversamente proporcionales a sus tamaños. El conjunto de fotodetector mide la cantidad de luz a varios ángulos predeterminados. Las señales eléctricas proporcionales a los valores medidos de flujo luminoso son procesadas entonces por un sistema microinformático para formar un histograma multi-canal de la distribución del tamaño de partícula.
Para medir los valores de brillo, se presionan materiales en polvo fino hasta un gránulo de superficie suave, y se evalúan usando un brillómetro Technidyne S-5/BC. Este instrumento tiene un sistema óptico de doble rayo, donde la muestra se ilumina a un ángulo de 45º, y la luz reflejada se ve a 0º. Se adapta a los métodos de ensayo TAPPI T452 y T646, y la Norma ASTM D985. Los materiales en polvo se presionan hasta un gránulo de aproximadamente a 1 cm de espesor, con suficiente presión para dar una superficie de gránulo que sea suave y plana, sin partículas sueltas o brillo.
La absorción de aceite se midió usando aceite de semilla de lino por el método de frotado. En este ensayo, el aceite se mezcla con una sílice y se frota con una espátula sobre una superficie suave, hasta que se forma una pasta de tipo masilla compacta. Midiendo la cantidad de aceite requerida para tener una mezcla de pasta, que se riza al extenderla, puede calcularse el valor de absorción de aceite de la sílice -el valor que representa el volumen de aceite requerido por peso unitario de sílice para saturar completamente la capacidad de adsorción de la sílice. El cálculo del valor de absorción de aceite se realizó como sigue:
Absorción de aceite = ml de aceite absorbidos X 100 (II)
peso de sílice, gramos
= ml aceite/100 gramos de sílice
Los resultados de estas mediciones y ensayos se dan a continuación en la Tabla II.
Tabla II
Abrasión de Einlehner (mg)
Absorción de aceite (ml/100) Índice de Refracción % Transmitancia Brillo Tamaño de Partícula Medio (!m)
Ejemplo 1
5,7 90 1,4343 78 95,7 9,5
Ejemplo 2
9,7 71 1,4350 63 98,1 9,0
Ejemplo 3
7,3 75 1,4387 58 97,4 9,7
Ejemplo 1 Comparativo
13,2 75 1,4334 45 96,9 9,0
Ejemplo 2 Comparativo
18,2 71 1,4358 48 97,8 9,7
Como puede verse en la tabla II, las sílices preparadas en los Ejemplos 1-3 satisfacen todos los criterios para producir una pasta de dientes transparente (viz., cada una de las cuales tenía un bajo índice de refracción y un alto
5 grado de transmitancia de luz) mientras que también era suficientemente duras o abrasivas para producir una pasta de dientes con un rendimiento de limpieza aceptable o bueno. En contraste, los Ejemplos 1 y 2 Comparativos son altamente abrasivos, como se indica por sus altos valores de abrasión de Einlehner, tienen un bajo índice de refracción, pero también tienen un grado de transmitancia de luz indeseablemente bajo.
Para demostrar su eficacia en productos de consumo, los abrasivos de sílice de los Ejemplos 1-3 se incorporaron en
10 forma de polvos en cuatro composiciones de pasta de dientes diferentes (números 1-4), que se exponen en la Tabla III, a continuación. El rendimiento de estas composiciones se comparó después con el rendimiento de las siguientes composiciones de pasta de dientes: composiciones 5-6, que contienen abrasivos de sílice preparados de acuerdo con los ejemplos 1 y 2 comparativos; composición 7 de pasta de dientes, que contiene un abrasivo de sílice de la técnica anterior (Zeodent® 115 de J.M. Huber Corporation, Edison, N.J.); y la composición de pasta de dientes 8,
15 que no contiene abrasivo de sílice. Estas muestras de pasta de dientes se prepararon como sigue. Una primera mezcla se formó combinando los siguientes componentes: glicerina y/o sorbitol, polietilenglicol (CARBOWAX 1450, de Union Carbide Corporation, Danbury, CT), carboximetilcelulosa (CMC-9M31XF, de la división Aqualon de Hercules Corporation, Wilmington, DE), y después la primera mezcla se agitó hasta que los componentes se disolvieron. Se formó una segunda mezcla combinando los siguientes componentes: agua desionizada, sacarina
20 sódica, fluoruro sódico, y después se agitó hasta que los componentes se disolvieron. La primera y segunda mezclas se combinaron después mientras se agitaban para formar una premezcla.
La premezcla se colocó en una mezcladora Ross (modelo 130LDM, Charles Ross & Co., Haupeauge, NY), añadiendo espesante de sílice y abrasivo de sílice a la premezcla, y la premezcla se mezcló sin vacío. Después se provocó un vacío de 76,2 cm (30 pulgadas) y cada muestra se mezcló durante 15 minutos, y después se añadió
25 lauril sulfato sódico y aroma. La mezcla resultante se agitó durante 5 minutos a una velocidad de mezcla reducida. Las ocho composiciones de pasta de dientes diferentes se prepararon de acuerdo con las siguientes formulaciones, en las que las cantidades están en unidades de gramos:
Tabla III
Ingredientes
Número de Composición
1
2 3 4 5 6 7 8
Sorbitol, 70%
59,707 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Glicerina, 99,5%
0,00 59,743 60,870 59,296 59,030 60,568 47,556 58,055
Agua Desionizada
19,177 19,914 20,287 19,765 19,327 20,189 15,851 19,352
Carbowax 1450
4,000 4,000 4,000 4,000 4,000 4,000 4,000 4,000
CMC-9M31F
0,700 1,250 1,350 1,146 1,050 1,350 0,00 0,00
Benzoato Sódico
0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200
Sacarina Sódica
0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200
Fluoruro Sódico
0,243 0,243 0243 0,243 0,243 0,243 0,243 0,243
Espesante de sílice Zeodent®167
8,000 8,000 8,500 8,000 8,000 8,000 0,00 16,000
Abrasivo del Ejemplo 1
8,000 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Abrasivo del Ejemplo 2
0,00 4,500 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Abrasivo del Ejemplo 3
0,00 0,00 2,400 5,200 0,00 0,00 0,00 0,00
Abrasivo del Ejemplo 1 Comparativo
0,00 0,00 0,00 0,00 6,000 0,00 0,00 0,00
Abrasivo del Ejemplo 2 Comparativo
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3,300 0,00 0,00
Abrasivo Zeodent®115
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 30,000 0,00
Rojo F&DC Nº 2 2,0%
0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100
Lauril Sulfato Sódico
1,200 1,200 1,200 1,200 1,200 1,200 1,200 1,200
Aroma
0,650 0,650 0,650 0,650 0,650 0,650 0,650 0,650
Total
100 100 100 100 100 100 100 100
Después de que las composiciones de pasta de dientes 1-8 se prepararan como en el caso anterior, las propiedades relacionadas con la claridad de la pasta de dientes en gel, tal como el índice de refracción, claridad y turbidez se determinaron como sigue.
5 El índice de refracción de la pasta de dientes se midió tomando una gota de pasta de dientes y poniéndola sobre un refractómetro Abbe 60 modelo 10450, y el índice de refracción se lee directamente.
La claridad es una medición subjetiva, en la que una perla de pasta de dientes se estruja sobre una lámina de papel blanco que contiene texto mecanografiado. Se da una puntuación de 10 si el texto puede leerse perfectamente, una puntuación de 1 cuando el texto no puede verse, y puntuaciones intermedias de 2 a 9 para una mejor claridad
10 progresiva del texto. Una puntuación de 8 o mejor se considera una buena pasta de dientes en gel clara, indicando que el abrasivo de sílice es transparente. Típicamente, una claridad de pasta de dientes con una puntuación de 10 tendrá un valor de turbidez correspondiente (descrito más adelante) de menos de 40; una puntuación de claridad de 9, un valor de turbidez de aproximadamente 50-60; y una puntuación de claridad de 8, un valor de turbidez de aproximadamente 60-70.
15 El "valor de turbidez" de la pasta de dientes en gel clara se mide por transmisión de luz utilizando un colorímetro Gardner XL-835. El instrumento se calibra en primer lugar de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Después, dos portaobjetos de microscopio, que tienen dimensiones de 38 x 75 mm, y un espesor de 0,96 a 1,06 mm, se ponen sobre una superficie plana. Un portaobjetos se cubre con un separador de plexiglass, (38 x 75 mm, 3 mm de espesor, con un área abierta de 24 x 47 mm). La pasta de dientes en gel se estruja en el área abierta del separador
20 de plexiglass. El segundo portaobjetos se pone sobre la pasta de dientes y se aplica presión, a mano, para eliminar el exceso de pasta de dientes y aire. La muestra se pone sobre el rayo de luz de transmisión del medidor calibrado previamente, y el valor de turbidez se registra a partir de tres localizaciones de muestra diferentes y se promedia. Cuanto menores sean los valores descritos las pastas de dientes transparentes serán más claras.
Los resultados de las mediciones de índice de refracción, claridad, y valor de turbidez se exponen en tabla IV, a 25 continuación.
Tabla IV
1
2 3 4 5 6 7 8
Índice de Refracción de la Premezcla
1,4418 1,4408 1,4401 1,4418 1,4409 1,4395 1,4402 1,4400
Índice de Refracción de la pasta de dientes
1,4461 1,4448 1,4441 1,4448 1,4453 1,4423 1,4417 1,4426
RDA Esperada
50 50 50 100 50 50 100 10
Puntuación Claridad
10 8 9 8 6 7 1 8
Turbidez
39 64 53 68 74 69 95 71
Las composiciones 7 y 8 de pasta de dientes eran composiciones de control. La composición 7 de pasta de dientes
5 contenía una sílice abrasiva de la técnica anterior (Zeodent® 115), mientras que la composición de pasta de dientes 8 contenía una sílice espesante, pero no una sílice abrasiva. Como puede verse en la Tabla IV, la composición 7 de pasta de dientes tenía un excelente rendimiento abrasivo, pero malas propiedades de transparencia, que la hacen inadecuada para su uso en una formulación de pasta de dientes de alto contenido de agua, transparente. Estas malas propiedades de transparencia se deben a su alto índice de refracción (1,4510). En contraste, la composición
10 de pasta de dientes 8 tenía un buen rendimiento de transparencia, aunque su carencia de sílice abrasiva provocaba que tuviera un rendimiento de limpieza totalmente inadecuado.
Las composiciones de pasta de dientes 1-4 contenían sílices preparadas en los Ejemplos 1-3, que se prepararon de acuerdo con la presente invención, y (como se ha analizado anteriormente) tenían un rendimiento abrasivo adecuado o bueno, y satisfacían todos los criterios para producir una pasta de dientes transparente (viz., cada una
15 de las cuales tenía un bajo índice de refracción y un alto grado de transmitancia de luz). Como resultado, las composiciones de pasta de dientes 1-4 tenían todas excelentes características de transparencia y un rendimiento de limpieza aceptable o bueno.
Las composiciones de pasta de dientes 5-6 contenían sílices preparadas en los ejemplos 1 y 2 comparativos. Estas sílices (como se ha analizado anteriormente) son altamente abrasivas, como se indica por sus altos valores de
20 abrasión de Einlehner, pero también tienen un bajo grado de transmitancia de luz. Como resultado, las composiciones de pasta de dientes 5-6 tenían un rendimiento abrasivo aceptable, pero mala transparencia.
Se apreciará por los expertos en la materia que pueden hacerse cambios a las realizaciones descritas anteriormente, sin alejarse del amplio concepto inventivo de la misma.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Una sílice precipitada abrasiva que tiene: -un índice de refracción inferior a 1,4387; -una transmitancia de luz superior a 48%; y -un valor de abrasión de latón Einlehner superior a 5 mg de pérdida/100.000 rev.
  2. 2.
    La sílice según la reivindicación 1, en la que la transmitancia de luz es superior al 60%.
  3. 3.
    La sílice según la reivindicación 2, en la que el valor de abrasión de latón Einlehner es superior a 5,5 mg de pérdida/100.000 revoluciones.
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