專利名稱：高濕含量牙膏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及穩(wěn)定的高濕含量牙膏組合物，所述組合物包括角叉菜膠粘合劑、鈣基擦亮劑、潤濕劑、表面活性劑、水和牙膏組合物中使用的任選的添加劑以及治療活性物。更具體而言，本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定的高濕含量的牙膏，其中磨光劑為35-50％(重量)，水為35-50％(重量)，潤濕劑為5-15％(重量)，角叉菜膠為0.5-0.85％(重量)，并且角叉菜膠含量的至少70％是艾特(iota)角叉菜膠。
背景技術(shù)：
牙膏通常含有下列通用組分磨光劑或研磨劑、潤濕劑、粘合劑或增稠劑、表面活性劑和水。潤濕劑和水合并歸入賦形劑。另外，可加入提供治療或美容益處的物質(zhì)，如殺菌劑、氟化物、香味劑、甜味劑和牙垢抑制劑。牙膏配方中，使用的組分的具體類型和量可以在很大范圍內(nèi)變化。最普通的牙膏含有0.1-8％(重量)粘合劑(常稱作增稠劑或膠凝劑)、5-70％(重量)的水、2-70％(重量)潤濕劑、5-50％(重量)磨光劑、0.2-20％(重量)表面活性劑和0.1-25％(重量)的其它組分或輔助劑如香味劑、甜味劑、氟化物、抗牙垢劑、殺菌劑、抗結(jié)石劑以及其它與牙膏相容的治療活性物。
為使消費者滿意，牙膏配方須含有消費者所習(xí)慣的一些優(yōu)良物理性能。這些性能使牙膏具有誘人的味道、優(yōu)良的清潔作用，這種牙膏易于漂洗，具有很好的口感，并具有物理穩(wěn)定性。具有合理的物理穩(wěn)定性的牙膏在牙膏殼內(nèi)不易硬化，不會出現(xiàn)相分離如水或香味劑分離。使用者擠出膏體時其外觀也很重要。應(yīng)光滑，并具有悅?cè)说墓鉂苫蚬饣庥^。
已知角叉菜膠是一種有效粘合劑，可提供牙膏配方上述要求的性能。角叉菜膠可形成觸變性的凝膠。據(jù)報道這類凝膠具有優(yōu)良的可擠出性，能釋放香味，易于漂洗。已知使用卡帕(kappa)角叉菜膠和艾特角叉菜膠作為凝膠牙膏的粘合劑，也可以提供非粘稠的牙膏。
角叉菜膠的通稱適用于數(shù)十種源白海藻的類似多糖。所有角叉菜膠都含有交替的β1→3和α1→4配糖鍵連接的重復(fù)半乳糖單元，并部分硫酸酯化。角叉膠的類型可以部分通過硫酸酯化的程度而區(qū)別?？ㄅ两遣娌四z具有D-半乳糖-4-硫酸酯-3，6-脫水-D-半乳糖的重復(fù)單元，提供約18-25％的硫酸酯含量。艾特角叉菜膠具有D-半乳糖-4-硫酸酯-3，6-脫水-D-半乳糖-2-硫酸酯的重復(fù)單元，提供約25-34％的硫酸酯含量。拉姆達(dá)(lambda)角叉菜膠具有D-半乳糖-2-硫酸酯-D-半乳糖-2，6-二硫酸酯的重復(fù)單元，提供約30-40％的硫酸酯含量。
理論上，可以為消費者提供上述優(yōu)良物理性能的價廉牙膏。因此要求提供低成本同時又保持要求的性能的牙膏。對那些盡管已建立了良好的牙齒保健，但牙膏仍很貴的地區(qū)，這點很重要。降低牙膏成本的一種方法是尋求較低成本的替代物、來代替特定的高成本組分。例如，角叉菜膠就是一種相對貴的組分。當(dāng)與膠類或其它增稠劑如羧甲基纖維素和黃原膠混合時，有時可減少角叉菜膠的用量。美國專利4，140，757描述了用價廉的合成無定形二氧化硅增稠劑代替牙膏配方中部分角叉菜膠粘合劑。由其它粘合劑代替部分角叉菜膠時，總的粘合劑濃度必須大于僅使用角叉菜膠作為粘合劑時的濃度。
另一種降低牙膏成本的方法是提供較高濕含量的牙膏。預(yù)期高濕含量的牙膏一般會較便宜，因為相對于其它組分，水是很便宜的。據(jù)報道，牙膏中的水含量可以在5-70％(重量)范圍，但大多數(shù)牙膏的水含量約為10-25％(重量)。
要獲得具有要求物理性能的高濕含量牙膏極富挑戰(zhàn)性。相對較高濕含量常發(fā)生低粘度和/相分離問題。儲存期間，水會向下運(yùn)動，而油如香味劑則向上運(yùn)動。對高濕含量牙膏，消費者注意到端部的“濕帽”或香味劑濃度，根據(jù)已填充的管是帽朝上還是朝下貯存。相分離也會對擠出的膏體光澤有不利影響。
已知含有角叉菜膠的高濕含量牙膏。下面的美國專利描述了包含角叉菜膠作為粘合劑，濕含量大于約30％(重量)的各種牙膏4，340，583、4，814，160、4，826，675、5，096，699、5，208，009和5，356，615。含有角叉菜膠的高濕含量牙膏一般配有潤濕劑和/或使用更多或另外的增稠劑，潤濕劑量為大于20％(重量)。
本發(fā)明的一個目的是研制具有良好物理性能的高濕含量牙膏，這種牙膏配方中角叉菜膠濃度不大于約0.85％，潤濕劑總濃度不大于約15％。本發(fā)明的第二目標(biāo)是提供具有優(yōu)良的物理性能，不需使用另外的粘合劑的牙膏配方。
發(fā)明概述目前研制的穩(wěn)定的高濕含量牙膏包括角叉菜膠粘合劑、鈣基磨光劑、潤濕劑、表面活性劑、水和牙膏組合物中使用的任選的添加劑以及治療活性物。鈣基磨光劑的重量百分濃度約為35-50，水約為35-50％，潤濕劑約為5-15％，表面活性劑約0.5-5％，角叉菜膠約0.5-0.85％，角叉菜膠含量中至少70％是艾特角叉菜膠。提供的高濕含量牙膏具有良好的物理性能如優(yōu)良的粘度和穩(wěn)定性，不需要任選的其它粘合劑。
發(fā)明詳細(xì)描述本發(fā)明提供的穩(wěn)定的高濕含量、低成本的牙膏組合物具有優(yōu)良的綜合性能，所述組合物包括約0.5-0.85％(重量)角叉菜膠(至少70％的角叉菜膠是艾特角叉菜膠)，約35-50％(重量)水，約35-50％(重量)的鈣基磨光劑或研磨劑，約5-15％(重量)潤濕劑和約0.5-5％(重量)表面活性劑?？纱嬖诘娜芜x組分包括高達(dá)約5％(重量)的硅石和少量，0.5-3.0％(重量)的另外的輔助劑如香味劑、防腐劑、甜味劑、氟化物、抗牙垢劑、抗結(jié)石劑以及其它能與本發(fā)明的牙膏相容的治療活性物。本說明書中組分的百分?jǐn)?shù)指牙膏中純組分的重量百分?jǐn)?shù)，除非特別指出。
本發(fā)明的一個實施方案中，角叉菜膠重量百分?jǐn)?shù)在約0.55-0.65范圍。此實施方案中，水的重量百分?jǐn)?shù)宜在約36-50范圍，36-46更好，潤濕劑的重量百分?jǐn)?shù)宜約為7-14，磨光劑的重量百分?jǐn)?shù)宜約為40-46，約43-46更好。
本發(fā)明的第二個實施方案中，角叉菜膠重量百分?jǐn)?shù)在約0.70-0.80范圍。此實施方案中，水的重量百分?jǐn)?shù)宜在約40-50范圍，潤濕劑的重量百分?jǐn)?shù)宜約為7-14，磨光劑的重量百分?jǐn)?shù)宜約為40-46，約40-43更好。
本發(fā)明的組合物克服了高濕含量牙膏的許多問題。具有優(yōu)良的Cuban值(良好的稠度)和香味劑或水分離的穩(wěn)定性，并且可延長硬化時間。除了優(yōu)良的儲存期限外，牙膏具有光滑和悅?cè)说墓鉂傻耐庥^。在成本相對較低的配方中達(dá)到這些良好性能，很大程度上是因為潤濕劑的需要量較小。
本發(fā)明的高濕含量牙膏要求用艾特角叉菜膠作為主要的角叉菜膠組分。艾特角叉菜膠占角叉菜膠的至少70％(重量)，較好的至少90％(重量)。本發(fā)明中，少量(小于30％(重量))其它角叉菜膠，較好是卡帕角叉菜膠可以和艾特角叉菜膠一起使用。角叉菜膠一般含有連接角叉菜膠硫酸酯基的陽離子的混合物，以部分鹽的形式提供角叉菜膠。陽離子是堿金屬和堿土金屬陽離子，如鈉、鉀和鈣。約9-12％的艾特角叉菜膠宜為鹽的形式，較好的是鈉鹽和鉀鹽，并有很少量(小于1％)的艾特角叉菜膠的鈣鹽。角叉菜膠宜為中等或高粘度的角叉菜膠。本文中粘度的描述指角叉菜膠在75℃水中的1.5％溶液。術(shù)語“高粘度”指至少約50cps的水粘度，“中等粘度”指至少約40-50cps的水粘度，“低粘度”指小于40cps的水粘度。應(yīng)用于本發(fā)明牙膏的較好角叉菜膠可從FMC公司以Viscarin_TP 399購得。另一種較好的角菜膠可從FMC公司以Viscarin_TP 399購得。角叉菜膠的重量百分?jǐn)?shù)在約0.5-0.85％范圍。較好的在約0.55-0.80％范圍。角叉菜膠可以和少量(0-0.50％(重量))其它粘合劑一起使用，如其它的角叉菜膠、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉羥基乙基羧乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、黃蓍膠、羥基丙基甲基纖維素、乙基纖維素、淀粉、淀粉乙醇酸鹽(starch glycolate)、聚乙烯醇、藻酸鈉、角豆膠(carob beangum)和親水性膠體羥乙烯基聚合物如Carbopols_，以制造高濕含量牙膏。
常用的牙膏賦形劑是水和一種或多種潤濕劑。這種牙膏中所用的水可以是任何衛(wèi)生清潔的水如自來水、井水和泉水。使用前，一般去離子化。合適的潤濕劑是已知的3-6個碳原子的低級直鏈或環(huán)狀多元醇，和它們的混合物。較好的潤濕劑是甘油和山梨糖醇。山梨糖醇可以70％的水溶液使用，可以山梨糖醇的形式購得。潤濕劑如山梨糖醇的百分?jǐn)?shù)指牙膏中純的山梨糖醇，除非特別指出。山梨糖醇的重量百分?jǐn)?shù)宜在約7-14％的范圍。最好使用甘油-山梨糖醇的混合物。當(dāng)使用這樣的混合物時，較好的甘油量約為0-7％(重量)。也可以使用其它液體多元醇，如聚乙二醇、甘露糖醇、木糖醇、其它的糖醇和聚氧乙烯醇。本發(fā)明的優(yōu)點是在高濕含量配方中不需要大量潤濕劑，來彌補(bǔ)低的粘合劑濃度。
本發(fā)明鈣基磨光劑包括已知可用于牙膏的那些鈣基劑。它們是粉末材料，不溶于水或僅有很小的水溶解度，顆粒具正態(tài)的粒度分布，其顆粒粒徑約為1-40微米為宜，約2-20微米更好。所有這類物質(zhì)都具有磨光活性，無有害的磨擦。合適的鈣基磨光劑的例子包括磷酸二鈣、磷酸三鈣、碳酸鈣、焦磷酸鈣、硅酸鈣和鋁酸鈣。這些磨光劑可以和其它磨光劑如結(jié)晶硅石、膠態(tài)硅石、復(fù)合硅鋁酸鹽、氫氧化鋁(包括氧化鋁三水合物)、磷酸鎂、碳酸鎂、膨潤土、滑石、氧化鋁、硅酸鋁和硅石干凝膠一起使用。較好的鈣基磨光劑是沉淀碳酸鈣(碳酸鈣)。
本發(fā)明牙膏中使用的表面活性劑(洗滌劑)是通常用于乳化或均勻分散牙膏組分的那些。一般，較好的洗滌劑是陰離子或非離子型或它們的混合物。合適的陰離子型洗滌劑包括月桂基硫酸鈉、脂肪酸單甘油酯硫酸酯、硫酸(脂肪族)烷基酯、高級烷芳基磺酸鹽、磺基乙酸高級烷基酯、高級烯烴磺酸鹽、低級脂族氨基羧酸的高級脂族酰胺、高級烷基聚低級烷氧基(3-100個烷氧基)硫酸酯、和脂肪酸皂。陰離子洗滌劑的例子包括月桂基硫酸鈉、加氫椰子油脂肪酸單甘油酯單硫酸鈉、N-月桂酰肌氨酸鈉和sodium cocate。合適的非離子洗滌劑包括低級亞烷基氧化物如環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的鏈。
可任選加入的其他材料包括香味劑、琺瑯硬化劑和殺菌化合物。香味劑的例子包括甜味劑糖精、精油如薄荷油、薄荷、冬青、桉樹、檸檬和白檸檬。硬化劑例子包括一氟磷酸鈉、氟化鈉和氟化亞錫。殺菌劑的例子是苯甲酸鈉和羥苯甲酯或羥苯乙酯。
本發(fā)明的高濕含量牙膏可采用間歇式或連續(xù)式方法制造。在美國專利5，236，696(Catiis等)中描述了用于生產(chǎn)本發(fā)明牙膏的連續(xù)法。
實施例下面實施例中的牙膏可采用加熱法或室溫法進(jìn)行生產(chǎn)。按照下列步驟進(jìn)行加熱法生產(chǎn)(1)用高速攪拌器攪拌10分鐘，將粘合劑分散在潤濕劑中形成凝膠。(2)水被加熱至80℃，將其加到潤濕劑中，繼續(xù)攪拌15分鐘，同時溫度保持在65-70℃。(3)將糖精鈉和苯甲酸鈉干混和。將此干混合物攪拌倒入粘合劑漿料，攪拌15分鐘，同時保持溫度在65-70℃。(4)用真空裝置將該凝膠(甘香酒劑)移入低速Ross混合器。RossTM混合器是著名的雙行星齒輪、雙槳混合器，操作時轉(zhuǎn)速為20-100轉(zhuǎn)/分鐘，可在真空下操作。(5)白堊和任選的某種硅石加到甘香酒劑中，真空下(至少720mmHg)混合15分鐘。(6)在甘香酒劑中加入香味劑，在Ross混合器中于全真空下混合10分鐘。(7)在該混合物中加入表面活性劑和月桂基硫酸鈉，真空下繼續(xù)混合20分鐘。(8)取出樣品進(jìn)行試驗，并間歇放料用于填裝。
室溫法與“加熱法”的過程相同，不同之處是，步驟(2)和(3)中采用的溫度為室溫。采用在此描述的加熱法或室溫法，進(jìn)行一系列的操作或試驗。
下表中Cgns A-D是艾特角叉菜膠，均有陽離子，主要是鈉和鉀。Cgn A是中等粘度的角叉菜膠，Cgn B是高粘度角叉菜膠，Cgn C在75℃C時1.5％溶液有5-50cps的粘度范圍，Cgn D是低粘度角叉菜膠，含有約10％silica zeodent?！癈gn E”是卡帕角叉菜膠的提取物，SCITP 105是shemburg銷售的艾特角叉菜膠，KPFX 8806是Copenhagen Pectin銷售的高粘度艾特角叉菜膠。CMC 7MF，CMC(9M31F)Aqualon和Daicel是市售的羧甲基纖維素。
對不同角叉菜膠、水、潤濕劑和磨光劑的不同用量的配方進(jìn)行比較。評價各組分和其數(shù)量對Cuban值和穩(wěn)定性的作用，配方中其它組分保持不變。表1列出在一組對比中保持不變的組分。
表1
除Cgn、水、磨光劑和潤濕劑外的其它組分
表2列出含表1組分，但改變角叉菜膠A、水、潤濕劑和磨光劑量的一些配方。表2中的配方采用上述加熱法制造。術(shù)語“山梨糖醇70”指山梨糖醇在水中的70％溶液。
表2采用加熱法，有角叉菜膠A的牙膏的例子
表3列出含表1組分，但改變角叉菜膠B、水、山梨糖醇和磨光劑數(shù)量的一些配方。表3中的配方采用上述加熱法制造。
表3采用加熱法，有角叉菜膠B的牙膏的例子
表4列出含表1組分，但改變角叉菜膠B、水、山梨糖醇和磨光劑數(shù)量的一些配方。表4中的配方采用上述室溫法制造。
表4采用室溫法，有角叉菜膠B的牙膏的例子
表5列出含表1中組分，及不同角叉菜膠的一些配方。表5中的配方采用上述加熱法制造。
表5有不同角叉菜膠的牙膏
1配方中加入Daicel CMC(0.30％)
表6列出含表1的組分和角叉菜膠A的一些濕含量的比較配方。采用上述加熱法，用較少水和更多的潤濕劑制造表6中的配方。
表6低濕含量的比較牙膏配方
試驗結(jié)果對上述制備的各配方，測定其Cuban值和物理穩(wěn)定性。
Cuban測量值直接與牙膏的粘度有關(guān)。在Cuban測試(也稱為“Rack”測試)中，將牙膏從管子中經(jīng)固定的嘴擠出在平行棒組成的格子上，其間隔越來越大。測試結(jié)果表示為最長間隔的編號(編號為1-12)，最長間隔編號表示支撐牙膏帶而不使其斷裂的棒間最長距離。架子約300毫米長，約100毫米寬。不銹鋼棒以越來越大的距離間隔開，起始，棒1與2之間為3毫米(間隔編號1)，而后棒間距離逐根增大3毫米。因此，棒2與3之間的距離為6毫米，第12棒與13棒間的距離(間隔編號12)為39毫米。1-2和9-12級別不合格，3和8合格，4-7為優(yōu)良。
按照下列步驟進(jìn)行Cuban試驗。(1)將噴嘴固定在填充有待試驗的牙膏的牙膏管上。(2)填充有試驗牙膏和有固定的噴嘴的管成45°角固定支架上。在管的底部施加壓力，從管擠出均勻的膏體帶。從管擠出膏體帶的同時，管盡可能快地以直線橫穿支架。對在支架上鋪開牙膏帶沒有固定的時間限制。如果在橫穿整個支架之前帶斷開，則重復(fù)該步驟。(3)使牙膏帶靜置30秒。此時，記錄帶的斷開點，作為支架評分或Cuban值。(4)進(jìn)行五次試驗，記錄平均數(shù)，簡化成最接近的整數(shù)值。
用牙膏樣品填充管子測試穩(wěn)定性。將管子蓋上，并在室溫和50℃下平放儲藏12周。放置12周之后，將長約5厘米的牙膏帶從管子內(nèi)擠出。接著，將管子切開，評價牙膏帶和內(nèi)容物的香味和相分離(脫水收縮)。牙膏管頂部香料與水相的分離可稱為“濕蓋”。香料的分離可標(biāo)為0=無，1級=輕度，2級=中度，3級=嚴(yán)重。穩(wěn)定性可標(biāo)為“不好”、“好”和“優(yōu)良”。被標(biāo)為“不好”的，樣品容易表現(xiàn)出一些不符要求的性能，例如香味劑分離、脫水收縮、在管子內(nèi)很硬，或具有不合格的Cuban值。被標(biāo)為“好”的，樣品沒有相分離，但有少數(shù)顆粒，并缺乏優(yōu)良的光澤。被標(biāo)為“優(yōu)良”的，樣品不表現(xiàn)出任何相分離，而且樣品的微細(xì)處都很優(yōu)秀，例如精細(xì)的結(jié)構(gòu)或沒有顆粒，并具有優(yōu)異的光澤。
表7列出表1-6中所述的配方的Cuban值和穩(wěn)定性試驗的結(jié)果。
表7試驗結(jié)果
一些樣品在管內(nèi)香味劑分離。比輕度分離嚴(yán)重的那些配方(評分為2-3)列于表8。
表8顯示中等到嚴(yán)重的香味劑分離的牙膏
如表7所示，本發(fā)明的很多配方具有合格的Cuban值和“好”或“優(yōu)良”的穩(wěn)定性評價。具相對較低濃度粘合劑和潤濕劑的高濕含量牙膏配方達(dá)到了這些要求的物理性能。應(yīng)理解，在不偏離權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍下，可以對本發(fā)明的配方進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1．一種牙膏組合物，包括約0.5-0.85％重量的角叉菜膠、約35-50％重量水、約35-50％重量鈣基磨光劑或研磨劑、約5-15％重量的潤濕劑和約0.5-5.0％重量的表面活性劑，所述角叉菜膠中至少70％是艾特角叉菜膠。
2．如權(quán)利要求1所述的牙膏組合物，其特征還在于所述角叉菜膠中至少90％是艾特角叉菜膠。
3．如權(quán)利要求1所述的牙膏組合物，其特征還在于所述角叉菜膠的重量百分?jǐn)?shù)為約0.55-0.80，水重量百分?jǐn)?shù)為約36-50，鈣基磨光劑的重量百分?jǐn)?shù)為約40-46，潤濕劑的重量百分?jǐn)?shù)為約7-14。
4．如權(quán)利要求3所述的牙膏組合物，其特征還在于所述角叉菜膠的重量百分?jǐn)?shù)為約0.55-0.65，水重量百分?jǐn)?shù)為約36-46，鈣基磨光劑的重量百分?jǐn)?shù)為約43-46。
5．如權(quán)利要求3所述的牙膏組合物，其特征還在于所述角叉菜膠的重量百分?jǐn)?shù)為約0.70-0.80，水的重量百分?jǐn)?shù)為約40-50，鈣基磨光劑的重量百分?jǐn)?shù)為約40-43。
6．如權(quán)利要求1所述的牙膏組合物，其特征還在于所述磨光劑選自沉淀碳酸鈣或磷酸二鈣。
7．如權(quán)利要求6所述的牙膏組合物，其特征還在于所述潤濕劑是山梨糖醇、甘油或它們的混合物。
8．如權(quán)利要求7所述的牙膏組合物，其特征還在于所述表面活性劑是月桂基硫酸鈉。
9．如權(quán)利要求3所述的牙膏組合物，其特征還在于所述磨光劑是沉淀碳酸鈣，所述表面活性劑是月桂基硫酸鈉，所述潤濕劑是山梨糖醇。
全文摘要
研制一種穩(wěn)定的高濕含量牙膏,它包括角叉菜膠粘合劑、鈣基磨光劑、潤濕劑、表面活性劑、水和任選的牙膏組合物中使用的添加劑和治療活性物,角叉菜膠中至少70%是艾特角叉菜膠。鈣基磨光劑量為約35—50%重量,水量為約35—50%重量,潤濕劑量為約5～15%重量,角叉菜膠量為約0.50—0.85%重量,表面活性劑量為約0.5—5%重量。提供的高濕含量、低成本的牙膏具有優(yōu)良的物理性能如優(yōu)良的粘度和穩(wěn)定性,無需任選的另外粘合劑。
文檔編號A61K8/19GK1286622SQ98813846
公開日2001年3月7日 申請日期1998年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月6日
發(fā)明者V·B·蘭迪伊夫, V·K·加德卡日 申請人:Fmc有限公司