高水含量洁牙剂组合物及其制备方法

专利名称：高水含量洁牙剂组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高水含量的洁牙剂组合物，更确切地说，涉及水含量高于50％(重量)、粘度大于200,000厘泊的洁牙剂组合物。本发明也涉及这种洁牙剂的制备方法。
背景技术：
洁牙剂组合物通常含有研磨剂与一种或一般几种增稠剂体系、湿润剂体系、矫臭剂和起泡剂的混合物。通常可在洁牙剂组合物例如牙膏配制物中发现的其他配料包括洗涤剂或表面活性剂、着色剂或增白剂、防腐剂、抗菌剂和氟化物。
20年以前，当氟化物成为防止蛀牙的抗龋活性成分时，使用二氧化硅作为牙膏配制物中的研磨成分极大地改变了洁牙剂技术。与碳酸钙不同，牙用级二氧化硅被证实可与大多数氟化物源物质相容。其在工业化国家中的洁牙剂中的重要应用，使学龄儿童的牙齿龋齿和蛀牙大大降低。世界卫生组织把消除龋齿作为一项最优先的工作。世界卫生组织的非传染病口腔保健部门1998年公布了一篇报道，名称为“以学校为基地的儿童初级预防计划”。该报道中所述计划的一个目的是鼓励公司生产“买得起的含氟牙膏”。
虽然已经详尽报道了使用含氟洁牙剂对口腔保健和牙齿卫生的有利作用，但是，对于许多消费者来说，这种组合物比较昂贵，因此，在许多发展中国家中，大多数人买不起。洁牙剂配制物的成本常常受控于能够加入的水量。假如考虑经济成本，理想的是在不牺牲所需性能和美观的情形下，洁牙剂配制物含有尽可能多的水。但是，洁牙剂本身大量增加水含量的意图引起了会损害例如洁牙剂配制物的稳定性和均匀性的关切，当挤到牙刷鬃毛上时为了有效停留在鬃毛上不会异常下垂而能够保持其本体和形状的能力，或打开时配制物不容易流出包装管的可能性。在实践中，已观察到在常规洁牙剂配制物中仅增加水含量，而所有其他成分保持相等，会对稳定性、口感和流变性产生不利影响。
无论如何，液态洁牙剂组合物已经进入了不仅仅欧洲市场许多年了。这些组合物能够含有较高水含量，但是它们与许多其他消费者已经习惯并在美观和性能方面较偏爱的一般牙膏配制物相比，粘度较低，而且口感较淡。许多消费者不接受松软的牙膏。另一方面，虽然牙膏需要成坯体，但是它既不能结块也不能过粘。几种买到的液态洁牙剂组合物样品所测得的粘度值如下表A所示。
表A

鉴于上述问题，可以认识到在洁牙剂领域中对于开发能够维持增高的水含量而不会牺牲所要求性能和美观的液态洁牙剂，存在挑战和需求。
发明的概述本发明解决了现有技术中的不足，并可应对上述挑战。本发明提供具有合格的稳定性、口感和流变性的高水含量洁牙剂组合物。本发明的洁牙剂组合物的制备也较便宜，这就能够转化成使消费者更能买得起的商品。
为了获得这些和其他优点、益处和提高，根据本发明，提供粘度大于约200,000厘泊的高水含量洁牙剂组合物，其含有含量高于约50％(重量)的水、研磨剂、粘合剂和多元醇湿润剂。
根据本发明的一个实施方式，粘度大于约200,000厘泊而且水含量高于约50％(重量)的高水含量洁牙剂组合物被配制成与下述成分的混合物约8-18％(重量)研磨剂、约8-15％(重量)二氧化硅增稠剂、约0.5-1.5％(重量)粘合剂和约1-20％(重量)多元醇湿润剂。
为了赋予本发明洁牙剂组合物以“有疗效”的性能，本发明洁牙剂组合物一般还含有通过防止蛀牙、降低牙釉质的酸溶解性、减少蚀斑和/或减少口腔细菌等而对口腔的护理和保健具有有利作用的可溶于水的含氟化合物和/或其他活性化合物(一种或多种)。例如，提供一种或多种上述性能的含氟化合物能够以有效的、非毒性的量包含于配制物中，通常能够占配制物总量的约0.01-1％(重量)。
从下述优选实施方式的详细说明，会很容易明白其他的目的、特征和优点。
发明的最佳实施方式根据上述概述，本发明涉及具有合格流变性、口感和稳定性的高水含量洁牙剂组合物。本发明的洁牙剂组合物通常包括含量高于约50％(重量)的水、约8-18％(重量)研磨剂、约8-15％(重量)二氧化硅增稠剂、约0.5-1.5％(重量)粘合剂和约1-20％(重量)多元醇湿润剂。在本文中所述和所提到的本发明洁牙剂组合物所有各组分的重量百分率，都以洁牙剂组合物制品的所有混合配料的总重量为基准。
本文所用的“洁牙剂”一词，包括有疗效的不透明膏配制物。为了具有“疗效”，本发明的洁牙剂组合物一般还含有通过防止蛀牙(即抗龋剂)、降低牙釉质的酸溶解性、减少空斑和/或减少口腔细菌等而对口腔龋洞的护理和保健具有有利作用的可溶于水的含氟化合物和/或其他活性化合物(一种或多种)。提供一种或多种上述性能的含氟化合物以有效的非毒性的量包含于配制物中，通常占配制物总量的约0.01-1％(重量)。本文所用的用来表征洁牙剂组合物的“有疗效”一词，包括治疗剂，例如氟化钠、二氟化锡、单氟磷酸钠、氟化钾、氟化亚锡钾、三氯生、洗必太、氟代锡酸钠、氯氟化亚锡、氟化胺，它们可以单独使用或组合使用，还包括通常用于洁牙剂组合物中在水中释放或解离出含氟离子的其他相容的抗蛀和/或抗菌剂。
本发明所述的水含量约高于洁牙剂组合物总量的50％(重量)，优选约50-85％(重量)、更优选约60-70％(重量)。本文所述的水含量的重量百分率指存在于组合物中的水的总量，不仅包括直接加入的水，而且包括来自于与总配料混合的添加剂和助剂的其他的水量，例如存在于湿润剂配料例如山梨糖醇中的水。高水含量能够制成能够在世界各发展中国家出售和进入市场的成本较低的洁牙剂。
研磨剂优选无定形态沉淀二氧化硅例如Zeodent113二氧化硅。其他优选的无定形态沉积二氧化硅研磨剂包括Zeodent115、Zeodent623和Zeodent124二氧化硅。Zeodent二氧化硅可购自新泽西州Edison的J.M.Huber Corporation。这些二氧化硅的一般性能如表B所示。
表B

为了实现本发明的目的，表B所示的性能如下所述进行测试。采用擦掉的方式用亚麻油测试吸油性。该方法基于这样的原理用抹刀在光滑表面上擦，使油与二氧化硅混合，直至形成像油灰样的稠膏。通过测量形成铺展时会起卷的膏混合物所需油量，就能够计算二氧化硅的吸油值，该值表示使二氧化硅吸收量达饱和时单位重量二氧化硅所需要的油体积。吸油值按照下述方法计算

采用Leeds和Northrup MicortracII测量粒度。将激光束射入含有悬浮在液体中的运动微粒流的透明室。撞到微粒上的光线发生散射，散射角与它们的粒度成反比。用光检测器阵列测量几个约定角度的光量。接着，用微型计算机加工与测得的光通量值成比例的电信号，形成表示粒度分布的多道柱型图。
表面积用Brunaur等人在J.Am.Chem.Soc.，60，309(1938)中所述的BET氮吸收方法测试。
孔隙体积(汞孔隙体积)采用Autopore II 9220 Porosimeter(Micromeritics Corporation)测试。该仪器可测量各种材料的孔隙体积和孔隙尺寸分布。汞在压力作用下进入孔隙，在每个设定压力下计算进入每克样品的汞体积。本文所示的孔总体积表示在从真空到60000磅/英寸2压力下进入的汞的总体积。将每个设定压力下的体积增量(cc/g)对相应于设定压力下增量的孔半径作图。进入体积与孔半径曲线上的峰对应于孔尺寸分布中的模式，并表示样品中最常见的孔尺寸。
将100克物料称入250毫升刻度量筒并记录所占的体积，来测定倾倒密度。
将100克物料称入250毫升平底刻度塑料量筒，来计算填充或堆积密度。量筒用橡胶塞头堵塞，放到堆积密度机上并运行15分钟。堆积密度机是以60转/分钟驱动凸轮的常规马达-齿轮减速传动器。该凸轮被凿成或设计成每秒内使量筒上升和下降2.25英寸(5.715厘米)。该量筒用导架定位。记录轻敲后物料所占的体积，并计算填充密度(g/ml)。
应当注意，不仅可使用无定形态的沉淀二氧化硅，而且可使用其他与氟化物相容的研磨剂，例如二氧化硅凝胶、氧化铝、铝硅酸盐、磷酸二钙、白垩粉和沉淀碳酸钙，可以单独使用或组合使用。本洁牙剂配制物中的研磨剂的用途是脱除牙齿上一般用牙刷鬃毛刷不掉的污迹。研磨剂也提供通常的清洁和脱除斑块。
为了与氟化物相容，研磨剂的RDA值应当约为30-150。在儿童用的洁牙剂配制物中，研磨剂的RDA值优选约为30-50。在成人用的洁牙剂配制物中，研磨剂的RDA值优选约为50-90。RDA表示放射性牙质摩擦测试(RadioactiveDentin Arasion Test)。测试RDA的步骤按照美国牙科协会推荐的方法进行(牙科研究杂志，55(4)，563，1976)。在该推荐步骤中，用中子通量照射人牙，并进行标准的刷擦。从牙根刷掉的放射性磷32用作所测试洁牙剂的摩擦指数。也测量了含有10克焦磷酸钙在50毫升0.5％羧甲基纤维素钠水溶液中的参照浆料，该混合物的RDA取作100。将要测试的高水含量洁牙剂制成与焦磷酸盐浓度相等的悬浮液，并进行同样的刷擦。将要测试的沉淀二氧化硅制成6.25克在50毫升0.5％羧甲基纤维素钠水溶液中的悬浮液，并进行同样的刷擦。
优选的二氧化硅增稠剂也是无定形态的沉淀二氧化硅，例如Zeodent165二氧化硅。其他优选的二氧化硅增稠剂是Zeodent163和Zeodent153二氧化硅，也购自J.M.Huber Corporation。这些二氧化硅的一般性质如下表C所示。
表C

也可以使用其他已知的适用于洁牙剂的常规二氧化硅增稠剂，可单独使用或组合使用。
也能够在本文中称为“树胶增稠剂”的粘合剂优选选自天然树胶，例如黄原胶、角叉菜胶、纤维素胶、黄蓍胶，和/或合成树胶，例如碱金属羧甲基纤维素(例如羧甲基纤维素钠)、羟乙基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、淀粉、水溶性羧乙烯基聚合物和聚丙烯酸或水溶性聚丙烯酸盐，可以单独使用或组合使用。例如，合适的粘合剂是羧甲基纤维素钠(SCMC)。每个脱水葡萄糖单元上具有约0.6-0.8个羧甲基的合适的SCMC可以是购自例如Aqualon’s CMC-7MXF的产品。粘合剂或树胶增稠剂用来向组合物提供内聚力，其向组合物中的加入量优选足以在形成的洁牙剂组合物中得到高于200,000厘泊的粘度。粘合剂或树胶增稠剂的加入量更优选是在室温(约23℃)老化6周后可得到220,000-500,000厘泊的粘度。当刷牙期间从粘合剂中释放出研磨抛光剂时，粘合剂在口腔中是可溶于水的。粘合剂的用量约为本发明洁牙剂组合物的0.5-1.5％(重量)，更优选约为1.0-1.5％(重量)。粘合剂的量低于约0.5％(重量)时，就不能赋予洁牙剂组合物以足够的粘度和膏体稳定性，以满足本文所述的粘度标准；发现当粘合剂用量超过约1.5％(重量)时，形成的洁牙剂组合物会成块和/或太粘。
本发明洁牙剂组合物的另一种有利的组分是多元醇湿润剂。多元醇湿润剂的加入量要足以促使和保证洁牙剂组合物保留水份，目的是防止洁牙剂组合物暴露于空气时会失去水份。湿润剂也可加入甜味。在优选的实施方式中，多元醇湿润剂选自甘油、山梨糖醇、聚亚烷基二醇例如聚乙二醇和聚丙二醇、氢化淀粉的水解产物、木糖醇、乳糖醇、氢化玉米糖浆和其他可食的多元醇，它们可以单独使用或组合使用。可用作湿润剂的聚亚烷基二醇通常具有约200-3700的平均分子量。聚亚烷基二醇的用量和分子量应当符合本发明洁牙剂组合物总粘度的要求。多元醇湿润剂能够单独使用，或与适于洁牙剂组合物的其他类型湿润剂组合使用。
其他助剂、添加剂和物料也能够加入到本发明的洁牙剂组合物中，例如矫臭剂、起泡剂(例如月桂基硫酸钠)、清洁剂或表面活性剂、着色剂或增白剂(例如二氧化钛，FD&C染料)、防腐剂(例如苯甲酸钠、对羟基苯甲酸甲酯)和一般可在洁牙剂组合物中找到的其他物料。任选加入的助剂如果存在一般是少量的，每种不高于约5％(重量)。
洁牙剂组合物的配料一般而且优选彻底和均匀地混合。本洁牙剂配制物能够以常规方式例如从可折褶式挤出管或手动泵分配器以优良坯体和质地的条状方便地挤出。本发明的液态洁牙剂配制物由于其高粘度不会过分下垂到牙刷鬃毛内，而且洁牙剂配制物的质地也不会结块或过分粘。
本发明高水含量洁牙剂组合物的示范性和非限制性制备方法在下面实施例中进行说明。
实施例1在该实施例和下面的实施例中，采用下述规定来配制洁牙剂组合物，除非在各实施例中另有具体说明。在购自德国KG的Heidolph Elektro Gmbh & Co.的Heidolph RZR 2051混合机内向批量水中加入羧甲基纤维素(CMC)，制成“预混合物”。CMC与水的混合物在高剪切下室温混合约30分钟。形成的混合物不含块状物。之后，将山梨糖醇(70％(重量)固体)和熔化的聚乙二醇(PEG)加入混合机内，将形成的混合物混合约5分钟。将PEG加热至室温以上(熔化)以易于分散。然后，加入氟化物、糖精、苯甲酸钠和二氧化钛，将形成的混合物混合约15分钟。形成的混合物构成“预混合物”。
接着，将形成的预混合物输送至真空混合机(Stephan UMC-5，购自德国A.Stephan u.Sohne Gmbh & Co.)。二氧化硅研磨剂(Zeodent113)和二氧化硅增稠剂(Zeodent165)加入预混合物中，并在真空下以400转/分钟混合20分钟。加入矫臭剂和月桂基硫酸钠，该混合物在真空下以400转/分钟混合约5-7分钟。从混合机中取出形成的牙膏，并放入500cc塑料牙膏管中，密封并储存，以进行测试。
用外接Helipath Stand和Helipath T-E轴的Brookfield Viscometer型号DV11，测量牙膏粘度。切开牙膏管底部，露出牙膏样品。将管子放入小烧杯或其他合适容器内，使管子保持敞开端向上。粘度仪设置为5转/分钟，1分钟之内每隔10秒记录一次粘度读数，共读出6个数据。将6个数据平均，并记录为牙膏当前老化状态的粘度。一般在室温老化1、3和6周后，测量粘度。也可以在50℃加快老化后测试长时间的粘度。为了加快老化，将牙膏样品在测试粘度前置于室温(约23℃)。除非另有说明，本文所述的粘度值是在洁牙剂组合物样品室温(约23℃)老化6周后由上述规定测得。
目力测量牙膏的美观性能(立起、光泽、分离)。将约1英寸牙膏条从管内挤到一片普通白色笔记本纸上。等待3-5分钟之后，记录观察到的美观性能。
立起指牙膏条的形状，它与牙膏能停留在牙刷顶上、不下陷到鬃毛之间的能力有关。立起“优良”指牙膏条可保持其形状。立起“差”指牙膏条变平，丧失其形状。
光泽指牙膏的表面外观。失去光泽外观的牙膏是失去了水份，有时表明配制物中湿润剂太少。比起无光泽牙膏，优选有光泽的牙膏。等级分为“有光泽”或“无光泽”。
分离指牙膏配制物的完整性。牙膏的固相和液相可能分离，这通常是因为粘合剂或增稠剂太少。如果有分离，可看到液体处于挤出的牙膏条周围。分离的等级是“无”(无分离)、“轻微”(少量液体环绕条)和“很大”(相分离很大)。
表1示出了两种可买得起的牙膏配制物及其相应的粘度和美观性能。这些配制物根据上述步骤，采用表1所示的配料用量制成。

aCekol 2000 SCMC是羧甲基纤维素，购自荷兰Nijmegen的MetsaSpeciaty Chemicals；b总水含量计算为加入一批料中的去离子水加上山梨糖醇溶液中的水量；从表1、实施例1A和1B的数据可见，配制物具有合格的粘度和美观性能。
实施例2根据上面实施例1所述的方法，采用如表2所示的配料量，制成9批有疗效的不透明牙膏。这些牙膏都含有高于63％的总水含量。这些牙膏代表了两种不同的羧甲基纤维素(CMC)胶、三种不同的二氧化硅研磨剂和两种不同的二氧化硅增稠剂。所有牙膏都具有合格的美观性能和6周后的粘度。


cCMC-7MXF和CMC-9M31XF各是购自特拉华州Wilmington的HerculesCorp.分部Aqualon的羧甲基纤维素钠；dCarbowax 600是购自康涅狄格州Danbury的Union Carbide的聚乙二醇。
实施例3根据上面实施例1所述的方法，采用如下表3所示的配料及其用量，制成4批有疗效的不透明牙膏。这些牙膏都含有高于67％的总水含量。而且仍然具有合格的美观性能和粘度。

实施例4如上面实施例1所述的方式，采用如下表4所示的配料及其用量，制成2种高水含量牙膏配制物。对这些牙膏配制物测试RDA。这2种牙膏除了具有合格的研磨水平还具有优良的美观性能。

实施例5如上面实施例1所述的方式，采用如下表5所示的配料及其用量，制成3批可买得起的高水含量牙膏配制物。所有配制物都具有优良的美观性能和优良的氟化钠利用度。

用与Orion EA940仪器连接的氟化物离子选择电极(Orion#94-09A)测量牙膏中的氟化物利用度。具体地说，将10克牙膏与30毫升去离子水混成浆料，然后在11000转/分钟离心约15分钟。将形成的10毫升透明上层清液和10毫升中间层液体放入烧杯中，从预先采用100ppm和1000ppm F标准进行校准的仪器上直接读出氟化物浓度。中间层由0.2N EDTA/0.2N THAM(2-氨基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇)组成，用5N氢氧化钠将pH调节至8.0。
在不脱离本发明的精神或基本属性情况下，本发明也可以由其他具体方式来实现，因此，本发明的范围应当参照所附权利要求，而不是上述具体说明。
权利要求
1.一种高水含量的洁牙剂组合物，它的粘度大于约200,000厘泊，它含有高于约50％(重量)的水、研磨剂、粘合剂和多元醇湿润剂。
2.一种高水含量洁牙剂组合物，它含有含量高于约50％(重量)的水，约8-18％(重量)研磨剂，约8-15％(重量)二氧化硅增稠剂，约0.5-1.5％(重量)粘合剂，和约1-20％(重量)多元醇湿润剂；其中所述的洁牙剂组合物的粘度大于约200,000厘泊。
3.如权利要求2所述的组合物，其中所述的研磨剂是无定形态二氧化硅。
4.如权利要求3所述的组合物，其中所述的无定形态二氧化硅研磨剂的RDA值约为30-150。
5.如权利要求2所述的组合物，其中所述的研磨剂材料选自下述与氟化物相容的材料二氧化硅、氧化铝、铝硅酸盐、磷酸二钙、白垩粉和沉淀碳酸钙。
6.如权利要求2所述的组合物，它的粘度约为220,000-500,000厘泊。
7.如权利要求2所述的组合物，它的粘度约为200,000-500,000厘泊。
8.如权利要求2所述的组合物，其中所述的多元醇湿润剂选自甘油、山梨糖醇、聚乙二醇、聚丙二醇、氢化淀粉的水解物、木糖醇、乳糖醇、氢化玉米糖浆及其组合物。
9.如权利要求2所述的组合物，其中所述的多元醇湿润剂包含山梨糖醇。
10.如权利要求2所述的组合物，其中所述的多元醇湿润剂包含聚乙二醇。
11.如权利要求2所述的组合物，其中所述的粘合剂选自羧甲基纤维素、角叉菜胶、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、碱金属羧甲基纤维素、羟乙基羧甲基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、淀粉、水溶性羧乙烯基聚合物、黄蓍胶、黄原胶。
12.如权利要求2所述的组合物，它还含有有效量的抗龋剂。
13.如权利要求2所述的组合物，它还含有选自氟化钠、二氟化锡、单氟磷酸钠、氟化钾、氟化亚锡钾、三氯生、洗必太、氟代锡酸钠、氯氟化亚锡和氟化胺的水溶性氟化物源。
14.如权利要求2所述的组合物，其中所述的组合物含有水、研磨剂、二氧化硅增稠剂、粘合剂和多元醇湿润剂的混合基本均一和基本彻底的混合物。
15.一种制备高水含量洁牙剂组合物的方法，它包括将下述组分混合成基本均一的粘度大于约200,000厘泊的混合物，其中所述的混合组分包括含量高于约50％(重量)的水，约8-18％(重量)研磨剂，约8-15％(重量)二氧化硅增稠剂，约0.5-1.5％(重量)粘合剂，和约1-20％(重量)多元醇湿润剂。
全文摘要
一种高水含量的洁牙剂组合物,它的粘度大于约200000厘泊,它含有高于约50%(重量)的水、研磨剂、粘合剂和多元醇湿润剂。本发明提供的高水含量洁牙剂组合物具有合格的稳定性、口感和流变性。本发明洁牙剂组合物的制备也较便宜。
文档编号A61K8/34GK1361678SQ00802381
公开日2002年7月31日 申请日期2000年10月30日 优先权日1999年10月29日
发明者T·H·尼米, L·B·马藤松 申请人:J.M.休伯有限公司