Canxi cacbonat tự nhiên (NCC) là chất mài mòn thường được sử dụng trong kem đánh răng. Các loại thương mại điển hình bao gồm lưới 325 (D97 ≈ 45 μm) và 400 mesh (D97 ≈ 38 μm). Trong những năm gần đây, công nghệ bào chế kem đánh răng đã phát triển nhanh chóng. Quy trình nghiền siêu mịn cũng đã đạt được những tiến bộ đáng kể. Do đó, vật liệu mài mòn canxi cacbonat tự nhiên mịn hơn đang trở thành xu hướng trong ngành.
Các nghiên cứu đã xác nhận rằng kích thước hạt mài mòn ảnh hưởng đáng kể đến các chỉ số hiệu suất chính của kem đánh răng có fluoride. Các chỉ số này bao gồm giá trị pH, tổng lượng fluoride hòa tan (TSF), độ nhớt và độ mài mòn. Trong nghiên cứu này, các hạt mài mòn canxi cacbonat tự nhiên với giá trị D97 dao động từ 10–45 μm đã được lựa chọn. Các mẫu kem đánh răng có fluoride được chuẩn bị bằng công thức thống nhất. Các mẫu được ủ ở 25°C, 40°C và 50°C. Giá trị pH, lượng fluoride hòa tan (TSF), độ nhớt và độ mài mòn của chúng được đo thường xuyên. Những kết quả này được sử dụng để nghiên cứu một cách có hệ thống ảnh hưởng của kích thước hạt mài mòn đến hiệu suất của kem đánh răng.
Ảnh hưởng đến giá trị pH của kem đánh răng
Giá trị pH của kem đánh răng có chứa fluoride tăng khi kích thước hạt D97 giảm.
Đối với cùng một mẫu, độ pH giảm dần theo thời gian trong quá trình lão hóa. Độ pH dao động ở 50°C lớn hơn đáng kể so với ở 40°C.
Những quan sát này liên quan đến hai phản ứng chính trong quá trình lão hóa:
- Các hạt mài mòn nhỏ hơn có diện tích bề mặt riêng lớn hơn. Điều này làm tăng tốc độ hòa tan CaCO₃ và giải phóng các ion hydroxide. Độ pH tăng theo đó.
- Natri monofluorophosphate (SMFP) thủy phân dần dần và tạo ra axit flohydric. Axit này phản ứng với các ion canxi và ion photphat để tạo thành fluorapatite không hòa tan. Các ion hydro được giải phóng, làm giảm độ pH.
Cả hai phản ứng đều diễn ra nhanh hơn ở nhiệt độ cao hơn.
Điều này dẫn đến sự biến động pH lớn hơn trong quá trình lão hóa ở nhiệt độ cao.
Từ đường cong pH, kem đánh răng chứa hạt mài mòn D97 = 25,4 μm luôn cho giá trị pH cao hơn mẫu 21,5 μm. Tương tự, mẫu 43,9 μm vẫn cao hơn mẫu 35,7 μm. Điều này xảy ra do hạt mài mòn 25,4 μm và 43,9 μm chứa nhiều kiềm tự do hơn. Các tạp chất kiềm này (chủ yếu là Ca(OH)₂ hoặc CaO) làm tăng pH ban đầu của kem đánh răng.
Tác động đến việc duy trì TSF
Khả năng lưu giữ TSF giảm đáng kể khi kích thước hạt D97 trở nên nhỏ hơn.
Đối với cùng một mẫu, khả năng lưu giữ TSF cũng giảm khi nhiệt độ lão hóa cao hơn hoặc thời gian lão hóa dài hơn.
Những lý do chính bao gồm:
- Kích thước hạt nhỏ hơn làm tăng diện tích bề mặt riêng. Nhiệt độ lão hóa cao hơn làm tăng nồng độ ion canxi và axit flohydric. Cả hai yếu tố này đều đẩy nhanh quá trình hình thành fluorapatite.
- Quá trình lão hóa kéo dài thúc đẩy quá trình thủy phân SMFP liên tục và kết tủa fluorapatite. Điều này càng làm giảm khả năng lưu giữ TSF.
Từ các đường cong lưu giữ, các mẫu được chuẩn bị với vật liệu mài mòn D97 = 25,4 μm và 21,5 μm cho thấy hành vi gần như giống hệt nhau.
Tuy nhiên, mẫu 43,9 μm cho thấy khả năng lưu giữ thấp hơn đáng kể so với mẫu 35,7 μm.
Điều này là do hàm lượng kiềm tự do cao hơn trong vật liệu mài mòn 25,4 μm và 43,9 μm.
Những tạp chất này làm tăng độ pH và tăng cường phản ứng kiềm.
Kiềm tự do phản ứng nhanh hơn với SMFP thủy phân so với CaCO₃, đẩy nhanh quá trình hình thành fluorapatite và giảm sự lưu giữ TSF.
Tác động đến độ nhớt của kem đánh răng
Độ nhớt của kem đánh răng tăng khi kích thước hạt D97 giảm.
Đối với cùng một mẫu, độ nhớt cũng tăng ở nhiệt độ cao hơn hoặc thời gian lão hóa lâu hơn.
Lý do như sau:
- Kích thước hạt nhỏ hơn và nhiệt độ cao hơn làm tăng nồng độ ion canxi.
Các ion canxi tăng cường hiệu ứng liên kết ngang trên CMC.
Quá trình lão hóa kéo dài tiếp tục làm tăng liên kết chéo, làm tăng độ nhớt. - Các hạt nhỏ hơn làm tăng giao diện rắn-lỏng.
Điều này làm tăng khả năng chống chảy của hỗn hợp và góp phần tạo ra độ nhớt cao hơn.
Tác động đến độ mài mòn của kem đánh răng
Sau 12 tuần lão hóa ở nhiệt độ phòng, độ mài mòn (Ra) tăng lên khi kích thước hạt D97 giảm. Điều này xảy ra do các hạt mài mòn nhỏ hơn làm tăng số lượng hạt trong hệ thống. Nhiều hạt hơn tham gia vào quá trình mài mòn trong cùng một rãnh khi chải. Tác động cơ học kết hợp của chúng làm sâu các rãnh, tăng độ mài mòn.
Ngoài ra, kích thước hạt nhỏ hơn dẫn đến phân bố kích thước hạt hẹp hơn. Các hạt mài mòn đồng đều hơn sẽ tăng cường hiệu ứng mài mòn tích lũy. Điều này giải thích tại sao mẫu có D97 = 25,4 μm cho thấy độ mài mòn tương đối cao.
Phần kết luận
Ngành công nghiệp kem đánh răng đang hướng tới các vật liệu mài mòn mịn hơn và được kiểm soát chính xác hơn. Để đạt được giá trị D97 ổn định trong phạm vi 10–45 μm, cần có hệ thống mài siêu mịn chính xác, sạch sẽ và đáng tin cậy.
Bột Epic có hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực kỹ thuật bột siêu mịn. Công ty cung cấp đầy đủ các thiết bị nghiền, phân loại và điều chế.
Bao gồm máy nghiền bi, máy nghiền phân loại khí, máy nghiền tia và máy phân loại khí chính xác. Với công nghệ xử lý bột tiên tiến này, Epic Powder hỗ trợ phát triển các công thức kem đánh răng có fluoride hiệu suất cao và cho phép các nhà sản xuất đạt được chất lượng sản phẩm đồng đều và đáng tin cậy.
Cảm ơn bạn đã đọc. Tôi hy vọng bài viết của tôi hữu ích. Vui lòng để lại bình luận bên dưới. Bạn cũng có thể liên hệ với bộ phận chăm sóc khách hàng trực tuyến của Zelda nếu có bất kỳ thắc mắc nào khác.
— Đăng bởi Emily Chen