Doğal kalsiyum karbonat (NCC) Diş macunlarında yaygın olarak kullanılan bir aşındırıcıdır. Tipik ticari sınıflar şunlardır: 325 mesh (D97 ≈ 45 μm) ve 400 mesh (D97 ≈ 38 μm). Son yıllarda diş macunu formülasyon teknolojisi hızla ilerlemiştir. Ultra ince öğütme işlemleri de önemli ilerleme kaydetmiştir. Sonuç olarak, daha ince doğal kalsiyum karbonat aşındırıcılar sektörde bir trend haline gelmektedir.
Çalışmalar, aşındırıcı parçacık boyutunun florürlü diş macununun temel performans göstergelerini önemli ölçüde etkilediğini doğrulamıştır. Bunlar arasında pH değeri, toplam çözünür florür (TSF) tutulumu, viskozite ve aşındırıcılık bulunur. Bu çalışmada, 10-45 μm arasında değişen D97 değerlerine sahip doğal kalsiyum karbonat aşındırıcılar seçilmiştir. Florürlü diş macunu numuneleri, birleşik bir formülasyon kullanılarak hazırlanmıştır. Numuneler 25°C, 40°C ve 50°C'de bekletilmiştir. pH değerleri, TSF tutulumu, viskozite ve aşındırıcılıkları düzenli olarak ölçülmüştür. Bu sonuçlar, aşındırıcı parçacık boyutunun diş macunu performansı üzerindeki etkisini sistematik olarak araştırmak için kullanılmıştır.
Diş Macunu pH Değeri Üzerindeki Etkisi
Florürlü diş macunlarının pH değeri D97 partikül boyutu azaldıkça artmaktadır.
Aynı numune için pH, yaşlanma sırasında zamanla azalır. 50°C'deki pH dalgalanması, 40°C'dekinden önemli ölçüde daha büyüktür.
Bu gözlemler yaşlanma sırasındaki iki temel reaksiyonla ilgilidir:
- Daha küçük aşındırıcı parçacıklar daha büyük bir özgül yüzey alanına sahiptir. Bu, CaCO₃ çözünmesini ve hidroksit iyonlarının salınımını hızlandırır. Buna bağlı olarak pH yükselir.
- Sodyum monoflorofosfat (SMFP) kademeli olarak hidrolize olur ve hidroflorik asit üretir. Bu asit, kalsiyum iyonları ve fosfat iyonlarıyla reaksiyona girerek çözünmeyen florapatit oluşturur. Hidrojen iyonları açığa çıkar ve pH'ın düşmesine neden olur.
Her iki reaksiyon da yüksek sıcaklıklarda hızlanır.
Bu durum, yüksek sıcaklıkta yaşlanma sırasında daha büyük pH dalgalanmalarına neden olur.
pH eğrilerine bakıldığında, D97 = 25,4 μm aşındırıcı içeren diş macunları her zaman 21,5 μm numuneden daha yüksek pH değerleri göstermektedir. Benzer şekilde, 43,9 μm numune de 35,7 μm numunenin üzerinde kalmaktadır. Bunun nedeni, 25,4 μm ve 43,9 μm aşındırıcıların daha fazla serbest alkali içermesidir. Bu alkali safsızlıklar (çoğunlukla Ca(OH)₂ veya CaO), diş macununun başlangıç pH değerini artırır.
TSF Tutulması Üzerindeki Etki
D97 partikül boyutu küçüldükçe TSF tutulumu önemli ölçüde azalır.
Aynı numune için, TSF tutulumu daha yüksek yaşlandırma sıcaklıkları veya daha uzun yaşlandırma süreleri ile de azalmaktadır.
Başlıca nedenler şunlardır:
- Daha küçük partikül boyutu, özgül yüzey alanını artırır. Daha yüksek yaşlandırma sıcaklıkları, kalsiyum iyonu ve hidroflorik asit konsantrasyonlarını artırır. Her iki faktör de floroapatit oluşumunu hızlandırır.
- Daha uzun süreli yaşlanma, sürekli SMFP hidrolizini ve devam eden floroapatit çökelmesini teşvik eder. Bu da TSF tutulumunu daha da azaltır.
Tutma eğrilerinden, D97 = 25,4 μm ve 21,5 μm aşındırıcılarla hazırlanan numunelerin neredeyse aynı davranışı gösterdiği görülmektedir.
Ancak 43,9 μm numune, 35,7 μm numuneye göre önemli ölçüde daha düşük tutunma göstermektedir.
Bunun nedeni 25,4 μm ve 43,9 μm aşındırıcılardaki serbest alkali içeriğinin daha yüksek olmasıdır.
Bu safsızlıklar pH'ı yükseltir ve alkali reaksiyonları artırır.
Serbest alkali, hidrolize SMFP ile CaCO₃'den daha hızlı reaksiyona girerek fluorapatit oluşumunu hızlandırır ve TSF tutulumunu azaltır.
Diş Macunu Viskozitesi Üzerindeki Etkisi
D97 partikül boyutu azaldıkça diş macununun viskozitesi artar.
Aynı numune için viskozite, daha yüksek sıcaklıklarda veya daha uzun süreli yaşlanmada da artmaktadır.
Sebepleri şunlardır:
- Daha küçük parçacık boyutu ve daha yüksek sıcaklık kalsiyum iyon konsantrasyonunu artırır.
Kalsiyum iyonları CMC üzerindeki çapraz bağlama etkisini güçlendirir.
Daha uzun süreli yaşlanma, çapraz bağlanmayı artırmaya devam eder ve bu da viskoziteyi yükseltir. - Daha küçük parçacıklar katı-sıvı arayüzünü artırır.
Bu, macun içindeki akış direncini artırır ve daha yüksek viskoziteye katkıda bulunur.
Diş Macunu Aşındırıcılığı Üzerindeki Etkisi
12 haftalık oda sıcaklığında bekletme işleminden sonra, D97 parçacık boyutu azaldıkça aşındırıcılık (Ra) artar. Bunun nedeni, daha küçük aşındırıcı parçacıkların sistemdeki parçacık sayısını artırmasıdır. Fırçalama sırasında aynı olukta daha fazla parçacık aşındırmaya katılır. Bu parçacıkların birleşik mekanik etkisi, olukları derinleştirerek aşındırıcılığı artırır.
Ayrıca, daha küçük parçacık boyutları daha dar bir parçacık boyutu dağılımına neden olur. Daha homojen aşındırıcı parçacıklar, kümülatif aşınma etkisini güçlendirir. Bu durum, D97 = 25,4 μm numunenin neden nispeten yüksek aşındırıcılık gösterdiğini açıklar.
Çözüm
Diş macunu sektörü, daha ince ve daha hassas kontrollü aşındırıcı malzemelere doğru ilerliyor. 10-45 μm aralığında stabil D97 değerlerine ulaşmak, hassas, temiz ve güvenilir ultra ince öğütme sistemleri gerektiriyor.
Epik Toz ultra ince toz mühendisliği alanında 20 yılı aşkın deneyime sahiptir. Şirket, öğütme, sınıflandırma ve modifikasyon ekipmanlarından oluşan geniş bir yelpaze sunmaktadır.
Bunlara bilyalı değirmenler, hava sınıflandırıcı değirmenler, jet değirmenler ve hassas hava sınıflandırıcılar dahildir. Epic Powder, bu gelişmiş toz işleme teknolojisiyle yüksek performanslı florürlü diş macunu formüllerinin geliştirilmesini destekler ve üreticilerin tutarlı ve güvenilir ürün kalitesi elde etmelerini sağlar.
"Okuduğunuz için teşekkürler. Umarım makalem yardımcı olur. Lütfen aşağıya yorum bırakın. Daha fazla bilgi için Zelda online müşteri temsilcisiyle de iletişime geçebilirsiniz."
— Gönderen Emily Chen