كربونات الكالسيوم الطبيعية (NCC) مادة كاشطة شائعة الاستخدام في معجون الأسنان. تشمل الأنواع التجارية النموذجية 325 شبكة (D97 ≈ 45 ميكرومتر) و400 شبكة (D97 ≈ 38 ميكرومتر). في السنوات الأخيرة، شهدت تكنولوجيا تركيب معجون الأسنان تطورًا سريعًا. كما شهدت عمليات الطحن فائقة الدقة تقدمًا ملحوظًا. ونتيجةً لذلك، أصبحت مواد كاشطة كربونات الكالسيوم الطبيعية الدقيقة رائجة في هذه الصناعة.
أكدت الدراسات أن حجم جسيمات المادة الكاشطة يؤثر بشكل كبير على مؤشرات الأداء الرئيسية لمعجون الأسنان المدعم بالفلورايد. وتشمل هذه المؤشرات قيمة الرقم الهيدروجيني، واحتباس الفلورايد الذائب الكلي (TSF)، واللزوجة، والقدرة على الكشط. في هذه الدراسة، تم اختيار مواد كاشطة من كربونات الكالسيوم الطبيعية بقيم D97 تتراوح بين 10 و45 ميكرومتر. حُضِّرت عينات من معجون الأسنان المدعم بالفلورايد باستخدام تركيبة موحدة. حُفِظَت العينات عند درجات حرارة 25 و40 و50 درجة مئوية. وقيست قيمة الرقم الهيدروجيني، واحتباس الفلورايد الذائب الكلي (TSF)، واللزوجة، والقدرة على الكشط بانتظام. استُخدمت هذه النتائج لاستكشاف تأثير حجم جسيمات المادة الكاشطة على أداء معجون الأسنان بشكل منهجي.
التأثير على قيمة الرقم الهيدروجيني لمعجون الأسنان
تزداد قيمة الرقم الهيدروجيني لمعجون الأسنان بالفلورايد مع انخفاض حجم جسيم D97.
بالنسبة للعينة نفسها، ينخفض الرقم الهيدروجيني بمرور الوقت أثناء التعتيق. تقلب الرقم الهيدروجيني عند 50 درجة مئوية أكبر بكثير منه عند 40 درجة مئوية.
ترتبط هذه الملاحظات بتفاعلين رئيسيين أثناء الشيخوخة:
- تتميز جزيئات المواد الكاشطة الأصغر بمساحة سطح نوعية أكبر. هذا يُسرّع ذوبان كربونات الكالسيوم (CaCO₃) وإطلاق أيونات الهيدروكسيد. وبالتالي، يرتفع الرقم الهيدروجيني (pH).
- يتحلل أحادي فلورو فوسفات الصوديوم (SMFP) تدريجيًا وينتج حمض الهيدروفلوريك. يتفاعل هذا الحمض مع أيونات الكالسيوم والفوسفات لتكوين فلوراباتيت غير قابل للذوبان. تُطلق أيونات الهيدروجين، مما يؤدي إلى انخفاض الرقم الهيدروجيني.
تتسارع كلا التفاعلات عند درجات حرارة أعلى.
ويؤدي هذا إلى تقلبات أكبر في درجة الحموضة أثناء الشيخوخة في درجات حرارة عالية.
من منحنيات الرقم الهيدروجيني، يُظهر معجون الأسنان الذي يحتوي على مواد كاشطة D97 = 25.4 ميكرومتر قيمًا أعلى من الرقم الهيدروجيني للعينة ذات 21.5 ميكرومتر. وبالمثل، تبقى العينة ذات 43.9 ميكرومتر أعلى من العينة ذات 35.7 ميكرومتر. يحدث هذا لأن المواد الكاشطة ذات 25.4 ميكرومتر و43.9 ميكرومتر تحتوي على المزيد من القلويات الحرة. هذه الشوائب القلوية (وخاصةً Ca(OH)₂ أو CaO) تزيد من الرقم الهيدروجيني الأولي لمعجون الأسنان.
التأثير على احتباس TSF
تنخفض نسبة احتباس TSF بشكل كبير مع صغر حجم جسيم D97.
بالنسبة لنفس العينة، ينخفض أيضًا الاحتفاظ بـTSF مع درجات حرارة الشيخوخة الأعلى أو أوقات الشيخوخة الأطول.
وتشمل الأسباب الرئيسية ما يلي:
- يزيد حجم الجسيمات الأصغر من مساحة السطح النوعية. كما أن ارتفاع درجات الحرارة يزيد من تركيزات أيونات الكالسيوم وحمض الهيدروفلوريك. ويساهم كلا العاملين في تسريع تكوين الفلورأباتيت.
- يُعزز إطالة فترة التعتيق استمرار تحلل SMFP وترسيب الفلوراباتيت، مما يُقلل من احتباس TSF.
من منحنيات الاحتفاظ، أظهرت العينات المحضرة باستخدام مواد كاشطة D97 = 25.4 ميكرومتر و21.5 ميكرومتر سلوكًا متطابقًا تقريبًا.
ومع ذلك، تظهر العينة التي يبلغ حجمها 43.9 ميكرومتر معدل احتباس أقل بشكل ملحوظ من العينة التي يبلغ حجمها 35.7 ميكرومتر.
ويرجع ذلك إلى ارتفاع محتوى القلويات الحرة في المواد الكاشطة التي يبلغ حجمها 25.4 ميكرومتر و43.9 ميكرومتر.
تؤدي هذه الشوائب إلى رفع درجة الحموضة وتعزيز التفاعلات القلوية.
يتفاعل القلوي الحر بشكل أسرع مع SMFP المحلل مقارنة بـ CaCO₃، مما يؤدي إلى تسريع تكوين الفلوراباتيت وتقليل احتباس TSF.
التأثير على لزوجة معجون الأسنان
تزداد لزوجة معجون الأسنان مع انخفاض حجم جسيمات D97.
بالنسبة لنفس العينة، تزداد اللزوجة أيضًا عند درجات حرارة أعلى أو مع مرور الوقت.
الأسباب هي كما يلي:
- يؤدي حجم الجسيمات الأصغر ودرجة الحرارة المرتفعة إلى زيادة تركيز أيونات الكالسيوم.
تعمل أيونات الكالسيوم على تعزيز تأثير الترابط المتبادل على CMC.
يستمر التقدم في السن في زيادة الترابط المتبادل، مما يزيد من اللزوجة. - تعمل الجسيمات الأصغر على زيادة الواجهة بين المواد الصلبة والسائلة.
ويؤدي هذا إلى زيادة مقاومة التدفق في المعجون ويساهم في زيادة اللزوجة.
التأثير على كشط معجون الأسنان
بعد ١٢ أسبوعًا من التعتيق في درجة حرارة الغرفة، تزداد قابلية الكشط (Ra) مع تناقص حجم جسيمات D97. يحدث هذا لأن جسيمات الكشط الأصغر حجمًا تزيد من عدد الجسيمات في النظام. يشارك عدد أكبر من الجسيمات في الكشط داخل الأخدود نفسه أثناء التنظيف بالفرشاة. يُعمّق تأثيرها الميكانيكي المشترك الأخاديد، مما يزيد قابلية الكشط.
بالإضافة إلى ذلك، تُؤدي أحجام الجسيمات الأصغر إلى توزيع أضيق لأحجامها. تُعزز جزيئات الكاشطة الأكثر اتساقًا تأثير التآكل التراكمي. وهذا يُفسر ارتفاع قابلية الكشط نسبيًا في العينة ذات D97 = 25.4 ميكرومتر.
خاتمة
تتجه صناعة معجون الأسنان نحو استخدام مواد كاشطة أدق وأكثر دقة في التحكم. يتطلب تحقيق قيم D97 ثابتة في نطاق 10-45 ميكرومتر أنظمة طحن فائقة الدقة دقيقة ونظيفة وموثوقة.
مسحوق ملحمي تتمتع الشركة بخبرة تزيد عن 20 عامًا في هندسة المساحيق فائقة الدقة. وتوفر مجموعة متكاملة من معدات الطحن والتصنيف والتعديل.
يشمل ذلك مطاحن الكرات، ومطاحن التصنيف الهوائي، ومطاحن النفث، ومطاحن التصنيف الهوائي الدقيقة. بفضل هذه التقنية المتطورة لمعالجة المساحيق، تدعم Epic Powder تطوير تركيبات معجون أسنان عالية الأداء بالفلورايد، وتُمكّن المصنّعين من تحقيق جودة منتجات ثابتة وموثوقة.
شكرًا لقراءتكم. آمل أن يكون مقالي مفيدًا. يُرجى ترك تعليق أدناه. يمكنكم أيضًا التواصل مع ممثل خدمة عملاء زيلدا عبر الإنترنت لأي استفسارات أخرى.
— نشر بواسطة إميلي تشين