Carbonato de calcio natural (CNC) Es un abrasivo de uso común en la pasta dental. Los grados comerciales típicos incluyen malla 325 (D97 ≈ 45 μm) y malla 400 (D97 ≈ 38 μm). En los últimos años, la tecnología de formulación de pastas dentales ha avanzado rápidamente. Los procesos de pulido ultrafino también han experimentado avances significativos. Como resultado, los abrasivos de carbonato de calcio natural más finos se están convirtiendo en tendencia en la industria.
Diversos estudios han confirmado que el tamaño de las partículas abrasivas afecta significativamente los indicadores clave de rendimiento de las pastas dentales con flúor. Estos incluyen el valor de pH, la retención de flúor soluble total (TSF), la viscosidad y la abrasividad. En este estudio, se seleccionaron abrasivos de carbonato de calcio natural con valores D97 de 10 a 45 μm. Las muestras de pasta dental con flúor se prepararon utilizando una formulación unificada. Las muestras se envejecieron a 25 °C, 40 °C y 50 °C. Se midieron regularmente su valor de pH, la retención de TSF, la viscosidad y la abrasividad. Estos resultados se utilizaron para explorar sistemáticamente la influencia del tamaño de las partículas abrasivas en el rendimiento de las pastas dentales.
Efecto sobre el valor del pH de la pasta de dientes
El valor de pH de la pasta dental con flúor aumenta a medida que disminuye el tamaño de las partículas D97.
Para la misma muestra, el pH disminuye con el tiempo durante el envejecimiento. La fluctuación del pH a 50 °C es significativamente mayor que a 40 °C.
Estas observaciones están relacionadas con dos reacciones principales durante el envejecimiento:
- Las partículas abrasivas más pequeñas tienen una mayor superficie específica. Esto acelera la disolución del CaCO₃ y la liberación de iones hidróxido. El pH aumenta consecuentemente.
- El monofluorofosfato de sodio (SMFP) se hidroliza gradualmente y produce ácido fluorhídrico. Este ácido reacciona con iones de calcio y fosfato para formar fluorapatita insoluble. Se liberan iones de hidrógeno, lo que provoca una disminución del pH.
Ambas reacciones se aceleran a temperaturas más altas.
Esto produce mayores fluctuaciones de pH durante el envejecimiento a alta temperatura.
Según las curvas de pH, la pasta dental con abrasivos D97 = 25,4 μm siempre presenta valores de pH más altos que la muestra de 21,5 μm. Asimismo, la muestra de 43,9 μm se mantiene por encima de la de 35,7 μm. Esto se debe a que los abrasivos de 25,4 μm y 43,9 μm contienen más álcali libre. Estas impurezas alcalinas (principalmente Ca(OH)₂ o CaO) aumentan el pH inicial de la pasta dental.
Efecto sobre la retención de TSF
La retención de TSF disminuye significativamente a medida que el tamaño de partícula D97 se hace más pequeño.
Para la misma muestra, la retención de TSF también disminuye con temperaturas de envejecimiento más altas o tiempos de envejecimiento más prolongados.
Las razones principales incluyen:
- Un tamaño de partícula menor aumenta la superficie específica. Las temperaturas de envejecimiento más altas incrementan las concentraciones de iones de calcio y ácido fluorhídrico. Ambos factores aceleran la formación de fluorapatita.
- Un envejecimiento más prolongado promueve la hidrólisis continua de SMFP y la precipitación continua de fluorapatita. Esto reduce aún más la retención de TSF.
A partir de las curvas de retención, las muestras preparadas con abrasivos D97 = 25,4 μm y 21,5 μm muestran un comportamiento casi idéntico.
Sin embargo, la muestra de 43,9 μm muestra una retención significativamente menor que la muestra de 35,7 μm.
Esto se debe al mayor contenido de álcali libre en los abrasivos de 25,4 μm y 43,9 μm.
Estas impurezas elevan el pH y potencian las reacciones alcalinas.
El álcali libre reacciona más rápido con SMFP hidrolizado que el CaCO₃, acelerando la formación de fluorapatita y reduciendo la retención de TSF.
Efecto sobre la viscosidad de la pasta de dientes
La viscosidad de la pasta de dientes aumenta a medida que disminuye el tamaño de las partículas D97.
Para la misma muestra, la viscosidad también aumenta a temperaturas más altas o con un envejecimiento más prolongado.
Las razones son las siguientes:
- Un tamaño de partícula más pequeño y una temperatura más alta aumentan la concentración de iones de calcio.
Los iones de calcio refuerzan el efecto de reticulación sobre el CMC.
El envejecimiento más prolongado continúa aumentando la reticulación, lo que aumenta la viscosidad. - Las partículas más pequeñas aumentan la interfaz sólido-líquido.
Esto aumenta la resistencia al flujo en la pasta y contribuye a una mayor viscosidad.
Efecto sobre la abrasividad de la pasta de dientes
Tras 12 semanas de envejecimiento a temperatura ambiente, la abrasividad (Ra) aumenta a medida que disminuye el tamaño de partícula D97. Esto se debe a que las partículas abrasivas más pequeñas aumentan el número de partículas en el sistema. Un mayor número de partículas participa en la abrasión dentro de la misma ranura durante el cepillado. Su acción mecánica combinada profundiza las ranuras, aumentando así la abrasividad.
Además, los tamaños de partícula más pequeños resultan en una distribución granulométrica más estrecha. Las partículas abrasivas más uniformes refuerzan el efecto de abrasión acumulativa. Esto explica por qué la muestra con D97 = 25,4 μm presenta una abrasividad relativamente alta.
Conclusión
La industria de las pastas dentales está evolucionando hacia materiales abrasivos más finos y con un control más preciso. Lograr valores D97 estables en el rango de 10 a 45 μm requiere sistemas de pulido ultrafino precisos, limpios y fiables.
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— Publicado por Emily Chen