Зубная паста

 

Изобретение относится к области стоматологии и касается зубных паст. Зубная паста содержит в качестве абразива мел, в качестве структурообразователя - диоксид кремния, а также многоатомный спирт, целевые добавки и воду, при этом используют мел, способный к пептизации в водном растворе многоатомного спирта с концентрацией 30 мас.% с образованием слоя, порозность которого составляет 0,45-0,65 при придельном заполнении объема жидкой фазы мелом, и диоксид кремния, полученный методом осаждения из раствора силикатов, при этом компоненты взяты в определенном количественном отношении. Паста обладает тиксотропным эффектом, что улучшает потребительские качества. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к парфюмерно-косметическим средствам, а именно к средствам по уходу за зубами и полостью рта.

Известно, что зубные пасты представляют собой сложные многокомпонентные гетерогенные системы. Многокомпонентность рецептур зубных паст обусловлена необходимостью обеспечения широкого спектра физико-химических, санитарно-гигиенических, органолептических, эстетических свойств, которые в совокупности определяют потребительские качества зубной пасты: внешний вид, вкус, запах, консистенцию, пластичность, однородность, способность легко выдавливаться из тубы и при этом не растекаться на щетке, стабильность при хранении.

Обеспечение указанной совокупности свойств является сложной задачей, так как требует сбалансированности качественного и количественного состава компонентов различной физической и химической природы, контактирующих в условиях межфазного взаимодействия.

Основными компонентами зубной пасты являются твердые абразивные вещества, увлажнители, структурообразователи и гелеобразователи.

В зависимости от вида применяемых абразивных веществ можно выделить две основные группы зубных паст: в которых в качестве абразива используют диоксид кремния; и в которых в качестве абразива используют карбонат кальция (мел).

Так, например, известны зубные пасты, содержащие в качестве абразива диоксид кремния (авт. св. СССР N 623555, A 61 K 7/28, 1978; патент РФ N 2012329, A 61 K 7/16, 1996.; патент США N 5192529, A 61 K 7/16, 1993.: патент США N 5300283, A 61 K 7/18, 1994.; патент США N 4923648, A 61 K 7/16, 1990, заявка Великобритании N 2272640, A 61 K 7/16, 1994.

Достоинством указанных зубных паст являются хорошие потребительские свойства с точки зрения их вязкости: они легко выдавливаются из тубы и образуют не растекающийся на щетке цилиндрик. Эти качества обеспечиваются за счет возможности реализации в указанных составах реологической модели вязко-пластического тела.

Кроме того, достоинствами зубных паст на основе диоксида кремния являются возможность регулирования очищающей способности зубной пасты путем ввода диоксида кремния различной абразивности, а также возможность использования широкого круга добавок (вкусовых, ароматических, лечебных) за счет индифферентности диоксида кремния и высокое пенообразование, что является желательным свойством детских зубных паст.

Недостатками зубных паст с диоксидом кремния являются низкое значение pH (от 4 до 8), что неблагоприятно сказывается на кислотно-щелочном балансе в полости рта, и отсутствие в составе основного микроэлемента зубной ткани - кальция.

Вышеперечисленных недостатков лишены зубные пасты на основе мела.

Известны, например, составы меловых зубных паст (авт. св. СССР NN 1759422, A 61 K 7/16, 1992, 1782589, A 61 K 7/16, 1992, 1837867, A 61 K 7/16 1993, патент РФ N 2014829, A 61 K 7/16, 1996).

В меловых зубных пастах степень абразивности определяется содержанием мела в составе. Однако возможность регулирования абразивности указанных зубных паст ограничивается тем, что введение большого количества мела приводит к увеличению вязкости пасты, она становится слишком тугой, при низких концентрациях мела паста становится слишком жидкой, расслаивается, стекает со щетки. В связи с этим концентрацию мела в составах можно варьировать в узком интервале значений (не более 10%).

Известны составы меловых зубных паст, которые содержат в качестве структурообразователя диоксид кремния в относительно небольших концентрациях (от 1 до 6 мас.% (авт.св. СССР NN 950387, A 61 K 7/16 1982, 982692, A 61 K 7/16, 1982, 1223910, A61 K 7/16, 1986).

В указанных составах используют диоксид кремния, полученный конденсированием кремнезема из паровой фазы, так называемый пирогенный кремнезем, или аэросил, и натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы в качестве гелеобразователя.

Введение данных компонентов улучшают вязкостные свойства меловых зубных паст, однако, в них все же не реализуется реологическая модель вязко-пластического тела, которая является оптимальной для обеспечения хороших потребительских свойств зубной пасты.

Кроме того, аэросил обладает повышенной сорбционной емкостью, что приводит к избирательному поглощению компонентов вкусовых и ароматических добавок и, как следствие, к нежелательному изменению вкуса и запаха паст.

В качестве прототипа заявляемого изобретения авторами выбран состав зубной пасты, содержащий мел 35-40 мас.%, диоксид кремния (аэросил) 4-6 мас.%, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы - NaКМЦ 0,7-1, а также увлажнитель - глицерин 18-25 мас.%, целевые добавки и воду - (до 100 мас.%) (авт.св. СССР N 950387, A 61 K 7/16, 1982).

Задачей изобретения является улучшение потребительских качеств зубных меловых паст за счет обеспечения оптимальных реологических характеристик при возможности создания широкого спектра рецептур паст с требуемыми абразивными и лечебно-профилактическими свойствами.

Поставленная задача решается тем, что в составе зубной пасты, содержащей в качестве абразива мел, в качестве структурообразователя диоксид кремния, а также многоатомный спирт, гелеобразователь, целевые добавки и воду, используют мел, способный к пептизации в водном растворе многоатомного спирта с концентрацией 30 мас.% с образованием слоя с порозностью от 0,45 до 0,65 при предельном заполнении объема жидкой фазы мелом, и диоксид кремния, полученный методом осаждения из раствора силикатов, при следующем содержании компонентов в составе, мас.% Мел - 23,0 - 50,0 Диоксид кремния - 1,0 - 10,0 Многоатомный спирт - 18,0 - 30,0 Гелеобразователь - 0,7 - 1,6 Добавки и вода - Остальное до 100 Задача решается также тем, что в качестве гелеобразователя состав содержит ксантановую смолу, а в качестве многоатомного спирта - глицерин или сорбитол.

Новыми отличительными от прототипа признаками являются следующие признаки.

Состав содержит мел, способный к пептизации в водном растворе многоатомного спирта с концентрацией 30 мас.% с образованием слоя с порозностью от 0,45 до 0,65 при предельном заполнении объема жидкой фазы мелом, и диоксид кремния, полученный методом осаждения из раствора силикатов, при следующем содержании компонентов в состав, мас.%: Мел - 23,0-50,0 Диоксид кремния - 1,0-10,0 Многоатомный спирт - 18,0-30,0
Гелеобразователь - 0,7-1,6
Добавки и вода - Остальное до 100
Кроме того, состав в качестве гелеобразователя содержит ксантановую смолу, а в качестве многоатомного спирта - глицерин или сорбитол.

Исследования, проведенные авторами, показали, что ведущую роль в обеспечении оптимальных реологических характеристик меловой зубной пасты, а именно свойств текучести, соответствующей модели вязко-пластического тела, играют активность поверхности частиц мела и природа диоксида кремния.

Активность поверхности частиц твердого вещества проявляется при взаимодействии с жидкой фазой и может быть охарактеризована способностью вещества к пептизации в той или иной жидкости, то есть способностью к образованию свободно-дисперсной системы при взаимодействии жидкости и распределенных в ней частиц твердого вещества. Способность частиц твердого вещества к пептизации определяется химической природой вещества, а также размерами и формой частиц.

В ходе экспериментальных исследований способности различных образцов мела к пептизации в водном растворе многоатомного спирта был найден эмпирический критерий, позволяющий выбирать мел с такой активностью поверхности его частиц, которая обеспечивает требуемые вязко-пластические свойства заявляемого состава зубной пасты.

Как оказалось, для обеспечения указанных свойств необходимо использовать мел, способный к пептизации в водном растворе многоатомного спирта (глицерина, сорбитола) с концентрацией 30 мас.% с образованием слоя, порозность которого составляет 0,45-0,65 при предельном заполнении объема жидкой фазы мелом.

Порозность слоя пептизированного мела определяли при предельном заполнении мелом объема жидкой фазы из соотношения
где
V_o - объем слоя;
V_m - объем частиц мела (Плановский А. И. и др. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности.-М.: 1979, с. 118-119).

В качестве пептизирующей среды при определении порозности был выбран 30%-ный водный раствор многоатомного спирта, например глицерина, поскольку указанный раствор является оптимальным увлажнителем, используемым при изготовлении зубных паст.

Исследования влияния природы структурообразователя - диоксида кремния - на свойства зубной пасты, показали, что для обеспечения требуемых вязко-пластических свойств заявляемой пасты необходимо использовать диоксид кремния, полученный одним из известных способов синтеза, а именно путем его осаждения из раствора силикатов, например, с помощью кислот (Химическая энциклопедия. -М., 1990, т.2 с.518).

В качестве гелеобразователя в составе могут быть использованы карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), натриевая соль КМЦ, полисахариды микробного и растительного происхождения, допущенные к применению в парфюмерно-косметической промышленности.

Наиболее оптимальным гелеобразователем для заявляемого состава является ксантановая смола, которая обеспечивает наибольшую устойчивость структуры пасты во времени.

В качестве увлажнителя в заявляемом составе наиболее целесообразно использовать традиционно применяемые в составах зубных паст многоатомные спирты - глицерин или сорбитол.

Кроме того, в состав зубной пасты могут входить различные целевые добавки: отдушки, красители, вкусовые добавки, биологически-активные и лечебные вещества.

Концентрационные пределы содержания компонентов в заявляемом составе подобраны экспериментально и обеспечивают требуемый спектр свойств зубной пасты.

Таким образом, использование в составе зубной пасты диоксида кремния, полученного путем осаждения из раствора силикатов, и мела с вышеописанными свойствами в совокупности с другими компонентами, а также сбалансированное в заявляемых пределах содержание ингредиентов в составе обеспечивают прежде всего возможность создания большого круга рецептур меловых зубных паст, относящихся к модели вязко-пластического тела, поведение которого описывается уравнением Бингама-Шведова. Начальное сопротивление сдвига (₀) указанных паст лежит в пределах 30 - 100 Па. Также пасты обладают тиксотропным эффектом, что значительно улучшает их потребительские качества с точки зрения реологии: они легко выдавливаются из тубы, не растекаются на щетке, сохраняя форму цилиндра. За счет тиксотропных свойств облегчается перемешивание пасты при ее изготовлении, а также транспортировка по технологическим коммуникациям и фасовка.

Кроме того, в заявляемом способе зубной пасты оказалось возможным варьировать содержание мела в широких пределах (23-50 мас.%) с сохранением реологической модели вязко-пластического тела, что дает возможность производить меловые пасты с различной степенью абразивности.

Благодаря низкой активности поверхности частиц мела снижается адсорбция вкусовых, ароматических, биологически-активных добавок на поверхности мела, что позволяет уменьшить содержание указанных добавок в составе без ухудшения санитарно-гигиенических, лечебных и органолептических свойств пасты.

Состав зубной пасты готовят следующим образом.

В реактор последовательно вводят водный раствор многоатомного спирта, гелеобразователь, диоксид кремния и перемешивают до образования однородной гелеобразной массы, затем добавляют мел, необходимые добавки и снова тщательно перемешивают.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Состав зубной пасты "Новый Жемчуг" (модификация 1).

Для приготовления состава использовали мел с порозностью 0,54; диоксид кремния, полученный путем осаждения из раствора силиката натрия серной кислотой; ксантановую смолу, 1%-ный раствор которой в 1%-ном растворе хлорида калия имеет динамическую вязкость 1500-1800 мПасек.

Содержание компонентов, мас.%:
Мел - 30,00
Диоксид кремния - 3,57
Глицерин (98%) - 20,00
Ксантановая смола - 1,20
Натрия бензоат - 0,30
Натрия сахарин - 0,07
Тимол - 0,05
Кальция глицерофосфат - 2,50
Натрия лаурилсульфат - 1.50
Отдушка N 4780 - 0,80
Вода - До 100,00
Измеряли начальное сопротивление сдвига готовой пасты на вискозиметре постоянного крутящего момента. Величина ₀ = 48 Па.

Пример 2. Состав зубной пасты "Новый Жемчуг" (модификация 2).

Для приготовления состава использовали мел, диоксид кремния, ксантановую смолу с характеристиками по примеру 1.

Содержание компонентов, мас.%:
Мел - 30,00
Диоксид кремния - 4,460
Глицерин дистиллированный в пересчете на 100% - 18,800
Ксантановая смола - 1,200
Натрия бензоат - 0,500
Натрия сахарин - 0,071
Тимол - 0,001
Кальция глицерофосфат - 1,500
Натрия лаурилсульфат - 1,500
Отдушка N 4780 - 0,800
Вода - До 100,000
Величина ₀ готового состава составила 94 Па.

Пример 3. Состав зубной пасты "Детский Жемчуг" (модификация 1)
Для приготовления состава использовали мел с порозностью 0,54, диоксид кремния и ксантановую смолу - по примеру 1.

Содержание компонентов, мас.%:
Мел - 30,000
Диоксид кремния - 4,460
Ксантановая смола - 1,200
Натрия лаурилсульфат - 1,500
Натрия бензоат - 0,500
Натрия сахарин - 0,071
Глицерин дистиллированный в пересчете на 100% - 18,800
Тимол - 0,001
Кальция глицерофосфат - 1,500
Поливинипирролидон - 0,200
Отдушка ТР 5209 "Апельсин" - 0,800
Вода - До 100,000
Величина ₀ готовой пасты составила 46 Па.

Пример 4. Состав зубной пасты "Детский Жемчуг" (модификация 2).

Для приготовления состава использовали мел, диоксид кремния и ксантановую смолу по примеру 3.

Содержание компонентов, мас.%:
Мел - 26,00
Диоксид кремния - 3,00
Ксантановая смола - 0,80
Сорбитол 79%-ный - 20,00
Натрия бензоат - 0,50
Натрия сахарин - 0,10
Тимол - 0,01
Натрия лаурилсульфат - 1,50
Кальция глицерофосфат - 1,00
Поливинилпирролидон - 0,20
Отдушка ТР 5208 "Банан" - 0,60
Вода - До 100,00
Величина ₀ готовой пасты составила 46 Па.

Пример 5. Состав зубной пасты "Лесная".

При изготовлении состава использовали мел с порозностью 0,59, диоксид кремния и ксантановую смолу - по примеру 1.

Содержание компонентов, мас.%:
Мел - 33,0
Диоксид кремния - 6,0
Сорбитол 70%-ный - 28,0
Ксантановая смола - 1,40
Натрия бензоат - 0,50
Натрия сахарин - 0,10
Тимол - 0,05
Натрия лаурилсульфат - 1,50
Паста хвойная хлорофилло-каротиновая - 2,00
Отдушка "Лесная" - 1,00
Вода - До 100,0
Величина ₀ готовой пасты составила 75 Па.

Пример 6. Состав зубной пасты "Лесная".

При изготовлении состава использовали мел с порозностью 0,59, диоксид кремния и ксантановую смолу - по примеру 1.

Содержание компонентов, мас.%:
Мел - 34,0
Диоксид кремния - 5,0
Сорбитол 70%-ный - 28,0
Ксантановая смола - 1,40
Натрия бензоат - 0,50
Натрия сахарин - 0,10
Тимол - 0,05
Натрия лаурилсульфат - 1,50
Паста хвойная хлорофилло-каротиновая - 4,50
Отдушка "Лесная" - 1,0
Вода - До 100,0
Величина ₀ готовой пасты составила 70,5 Па.

Формула изобретения

1. Зубная паста, содержащая в качестве абразива мел, в качестве структурообразователя - диоксид кремния, а также многоатомный спирт, гелеобразователь, целевые добавки и воду, отличающаяся тем, что зубная паста содержит мел, способный к пептизации в водном растворе многоатомного спирта с концентрацией 30 мас.% с образованием слоя с порозностью 0,45 - 0,65 при предельном заполнении объема жидкой фазы мелом, и диоксид кремния, полученный методом осаждения из раствора силикатов при следующем содержании компонентов в составе, мас.%:
Мел - 23,0 - 50,0
Диоксид кремния - 1,0 - 10,0
Многоатомный спирт - 18,0 - 30,0
Гелеобразователь - 0,7 - 1,6
Целевые добавки - 0,001 - 4,5
Вода - Остальное
2. Зубная паста по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве гелеобразователя используют ксантановую смолу, а в качестве многоатомного спирта - глицерин или сорбитол.

3. Зубная паста по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве целевых добавок используют, мас.%:
Натрия бензоат и тимол - 0,001 - 0,85
Натрий лаурилсульфат - 1,0 - 1,5
Натрий сахарин - 0,07 - 0,1
Кальций глицерофосфат - 1,0 - 1,5
Поливинилпирролидон - 0,15 - 0,25
Хвойная хлорофиллокаротиновая паста - 2,0 - 4,5
Отдушка - 0,6 - 1,0т