полиамидный материал, модифицированный силиконом, пригодный для ухода за полостью рта

Формула изобретения

1. Материал, пригодный в продуктах для ухода за полостью рта, содержащий полиамид, модифицированный силиконом, который содержит

а) 0,5-80 мас.%, в расчете на общую массу композиции, по меньшей мере одного полиамида на основе силоксана;

(b) 5-95 мас.% силиконовой жидкости; и

(c) если (а)+(b) не равно 100%, то часть растворителя, достаточную для получения 100%,

где полиамид на основе силоксана образован из звеньев формулы А

где (1) n является числом, выбранным из группы, состоящей из 1-500, где n есть число звеньев в полиамиде;

(2) DP означает среднее значение степени полимеризации силоксановой части полиамида и выбрано из группы, состоящей из 1-700;

(3) X является алкиленом, содержащим 1-30 атомов углерода, с линейной или разветвленной цепью;

(4) каждый из R ¹-R⁴ независимо выбран из группы, состоящей из метила, этила, пропила, изопропила, силоксановой цепи, и фенила, где фенил может быть необязательно замещен 1-3 группами из группы, состоящей из метила и этила; и

(5) Y выбран из группы, состоящей из алкиленов, содержащих 1-40 атомов углерода, с линейной или разветвленной цепью, где сама алкиленовая группа может быть необязательно замещена по меньшей мере одной группой, выбранной из группы, состоящей из

(i) гидрокси;

(ii) C₃-C₈ циклоалкана;

(iii) 1-3 групп, выбранных независимо из группы, состоящей из С₁-С₃ алкилов; фенила, необязательно замещенного 1-3 группами, независимо выбранными из группы, состоящей из С₁-С ₃ алкилов;

(iv) C₁-C ₃ алкилгидрокси; и

(v) С₁-С ₆ алкиламина;

или Y может означать Z, где Z=R ²⁰T(R²²)R²¹ , где каждый из R²⁰, R²¹ и R²² независимо выбран из группы, состоящей из линейных и разветвленных С₁-С ₁₀ алкильных или алкиленовых групп; и Т выбран из группы, состоящей из CR, где R выбран из группы, состоящей из водорода, группы, состоящей из группы, определенной для R ¹-R⁴; и трехвалентного атома, выбранного из группы, состоящей из N, Р и Al; и где каждое значение X, Y, DP и R¹-R⁴ может быть одинаковым или различным для каждого звена полиамида, смешанный с синтетическим полиамидом, таким как нейлон.

2. Материал по п.1, в котором указанный нейлон является нейлоном 6, нейлоном 6,6, нейлоном 6,10 или нейлоном 6,12.

3. Материал по п.1, в котором указанный нейлон является нейлоном 6,6.

4. Нить, содержащая указанный материал по п.1.

5. Нить, содержащая указанный материал по п.3.

6. Продукт для ухода за полостью рта, содержащий по меньшей мере одну из указанных нитей по п.4.

7. Продукт для ухода за полостью рта по п.6, где продукт является зубной щеткой, зубной нитью, зубной полоской или кистью.

8. Зубная нить, содержащая по меньшей мере одну из указанных нитей по п.4.

9. Щетина для зубной щетки, содержащая по меньшей мере одну из указанных нитей по п.5.

10. Зубная щетка, содержащая по меньшей мере одну щетину для зубной щетки по п.8.

11. Зубная щетка по п.10, где указанная зубная щетка является электрической зубной щеткой.

12. Зубная щетка по п.10, где указанная зубная щетка является неэлектрической зубной щеткой.

13. Щетка, используемая для отбеливания зубов, содержащая по меньшей мере одну из указанных нитей по п.4.

14. Зубная лента, содержащая по меньшей мере одну из указанных нитей по п.4.

Описание изобретения к патенту

Предпосылки изобретения

Изобретение относится к новому полиамидному материалу, модифицированному силиконом, который полезен в области ухода за полостью рта. Например, материал может применяться в качестве нитей, которые могут использоваться как щетина для зубных щеток, межзубных щеток, щетина для кистей, например, для чистящей или отбеливающей системы, зубной ленты-флосс (струны), зубных полосок или трубчатых аппликаторов и т.д.

В нескольких патентах описана щетина для зубных щеток. Например, US 6327736 описывает изготовление щетины для зубной щетки из пластмассы, выбранной из группы пластиков, состоящей из полиамидов и полиэфиров. Полиамиды включают нейлон. Другим патентом, в котором обсуждается изготовление щетины и/или зубной нити, является US 6475553.

Производители зубных щеток с нейлоновой щетиной поставляли в прошлом разнообразные зубные щетки, обозначаемые как "мягкие", "средние" и/или "жесткие" для указания жесткости щетины. Для заданного состава термопластичного полимера одним фактором, который преимущественно определяет жесткость щетины, является диаметр отдельных щетинок. Например, в случае нейлона 6,12 "мягкая" щетина обычно имеет диаметр от 0,007 до 0,008 дюйма; "средняя" щетина имеет диаметр от 0,008 до 0,009 дюйма, и "жесткая" щетина имеет диаметр более примерно 0,010 дюйма. Щетина из полибутилентерефталата обычно примерно на 0,001-0,002 дюйма тоньше в диаметре из-за более высокой жесткости этого материала во влажном состоянии, чем у нейлона 6,12. Для всех типов щетины, используемых в зубных щетках, обычно существует производственный или сортовой допуск примерно ±0,0005 дюйма.

Мягкая, средняя и жесткая щетина все являются эффективными для чистки зубов; мягкая щетина более нежная на деснах и мягких тканях ротовой полости, тогда как средняя и жесткая щетина обнаруживают более сильное очищающее действие на поверхности зубов.

US 6138314 описывает изготовление щетины для зубной щетки из полиамидных материалов, таких как нейлоновые материалы. Синтетические полиамиды, пригодные в щетине для зубных щеток, включают полиамиды с достаточной молекулярной массой, чтобы быть волокнообразующими, такие как поликапролактам, полигексаметиленадипамид, полигексаметиленсебацинамид, полиамид, образованный из 1,4,(цис)циклогексан-бис(метиламина) и адипиновой кислоты (смотри Патент США № 3012994); полиамид из m-ксилендиамина и адипиновой кислоты (смотри Патент США № 2916475); полиамид из 3,5-диметилгексаметилендиамина и терефталевой кислоты (смотри Патент США № 2752358); полиамид из 2,5-диметилпиперазина и адипилхлорида (смотри Патент США № 3143527). Смотри также Патент США № 2152606. Предпочтительными полиамидами являются полигексаметиленадипамид и полигексаметиленсебацинамид. Вообще, среднечисленная молекулярная масса полимера, используемого для такой щетины, должна превышать 10000, предпочтительно быть выше 30000, чтобы обеспечить прочность и жесткость, требуемую для щетины зубных щеток. Предпочтительные коммерческие полиамиды включают нейлон 6, нейлон 6,6; нейлон 6,10 и нейлон 6,12.

Патент США 5560377 описывает изготовление зубной нити из композитного материала из мультиволоконных нитей, скрепленных с экструдированной мононитью. Оба компонента сделаны из полимерных соединений, предпочтительно нейлона, для обеспечения желаемой легкости применения мононити как лидера, чтобы легко пропустить средство между зубами или под мостами, а мультиволоконная нить может быть выполнена в виде петлевых вариантов конструкции, как деталь щетки, или в виде одного или более хвостов, что обеспечивает таким образом лучшее очищающее действие при прохождении между зубами или под мостами.

Патент США № 6604534 ("патент '534") описывает зубные ленты из мононити и межпроксимальные средства из мононити. Патент '534 рассматривает следующие патенты как важные для межпроксимальных средств из мононити: патенты США №№ Re35439, 3800812, 4974615, 5760117, 5433226, 5479952, 5503842, 5755243, 5845652, 5884639, 5918609, 5962572, 5998431, 6003525, 6083208, 6148830, 6161555 и 6027592, содержание которых введено в описание ссылкой. Эти зубные ленты обычно имеют серьезные недостатки в отношении мягкости, в доставке в процессе чистки и в легкости обращения и удобстве при чистке.

Патент США 6051216 описывает применение косметических композиций, содержащих полиамиды на основе силоксана, в качестве загустителей.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является разработка нового материала, пригодного в индустрии ухода за полостью рта.

Другой целью является разработка нового материала, пригодного в качестве нити, предпочтительно мононити или щетины, применяемой в индустрии ухода за полостью рта, в частности в продуктах для ухода за полостью рта. Под продуктом для ухода за полостью рта понимается любой известный продукт, который используется во рту или для рта. Например, продукт для ухода за полостью рта может быть, без ограничений, зубной щеткой, кистью, зубной лентой-флосс (струной), зубными полосками или зубной лентой в трубчатых аппликаторах и т.д. Для зубной щетки может использоваться щетина, которая может использоваться в ручных неэлектрических или электрических зубных щетках, которая имеет лучшие характеристики в отношении восприятия и антибактериальных свойств.

Другой целью настоящего изобретения является разработка нового материала, который может использоваться для зубной нити, имеющий лучшие характеристики в отношении восприятия и антибактериальных свойств.

Другой целью настоящего изобретения является применение щетины на кистях, которые можно применять для нанесения отбеливающих составов на зубы (отбеливание зубов) или чистящих составов на зубы.

Одним аспектом изобретения является нить, которая содержит полиамидный материал, модифицированный силиконом, смешанный с другим полиамидным материалом. Другим полиамидным материалом может быть коммерческий материал или материал известного уровня техники, который используется для зубной нити или щетины для зубных щеток, такой как материалы, обсуждавшиеся выше, включающие нейлон. Нить может использоваться в зубных нитях, зубных лентах, щетинах для зубной щетки или щетинах для кисти. Кисть может применяться в приложениях для нанесения на зубы осветляющей композиции, такой как отбеливающая композиция, чтобы сделать зубы белее.

Подробное описание изобретения

Авторы нашли новый материал, используемый для изготовления нитей, который может применяться в любом продукте для ухода за полостью рта. Материал может использоваться как нить, например, без ограничений, в зубных щетках, зубной нити, зубной ленте и кистях. Кисти могут применяться для нанесения чистящей, отбеливающей или любой другой композиции во рту и предпочтительно на зубы. Нить может быть применена в любом коммерческом продукте для ухода за полостью рта, который содержит нить. Коммерческий продукт для ухода за полостью рта может быть изготовлен любым известным способом.

Авторы обнаружили, что введение силикона в полиамиды приводит к новым физическим и химическим свойствам, которые модифицируют и улучшают характеристики полиамидов. Модифицирование означает изменение гидрофильности или гидрофобности полиамидов или изменение смазывающей способности полиамидов. Улучшения могут быть также введены посредством функциональных групп, присоединенных к силиконам, которые могут обнаруживать антибактериальные свойства или сродство к определенным ионам металлов, ионам четвертичного аммония, ионам фторида или благоприятным ферментам. Изменения в физических свойствах полиамидов включают изменение кристалличности полиамидов, например снижение кристалличности полиамида, например нейлона 6,6, до уровня кристалличности, подобного нейлону 6,12. Эти свойства, если они имеются у нейлоновых полимеров, могут обеспечить большие преимущества при изготовлении щетины для зубных щеток и зубной нити.

Силиконизированные (модифицированные силиконом) полиамиды содержат в основной цепи как силиконовые фрагменты, так и амидные фрагменты. Силиконовый компонент придает уникальные характеристики гибкости, стабильности и поверхностного натяжения, а амидные фрагменты делают молекулу совместимой с другими полиамидами, такими как описанные в разделе "предпосылки изобретения", которые не ограниваются нейлоном. Как обсуждалось выше, полиамиды, такие как нейлон, являются ключевым материалом для технологии зубной щетки и зубной нити. Полагают, что полиамид, модифицированный силиконом, будет изменять другие полиамидные структуры, например полиамидные структуры, обсуждавшиеся выше в разделе "предпосылки изобретения", которые включают смешанную нейлоновую структуру и, в частности, поверхностную структуру полиамида, такого как нейлон, так что модифицированный полиамид (т.е. нейлон) для щетины и зубной нити становится мягче и более скользким. Это обеспечит значительное преимущество для снижения травмирования десен зубной щеткой, что является основной причиной рецессии десны. Более важно, известно также, что силикон имеет очень низкое поверхностное натяжение, и такое свойство будет идеальным для снижения адгезии бактерий и их накопления на поверхностях щетины для зубных щеток (антиадгезия), гигиенический эффект, который рассматривается потребителем как желательный. Следовательно, полиамиды, модифицированные силиконизированным полиамидом, такие как, без ограничений, нейлоны, являются отличными материалами для щетины зубных щеток и зубной нити.

Кроме того, химические механизмы, вовлеченные в создание полиамидов, модифицированных силиконом, могут применяться также для прививки других силиконов, таких как катионные силиконы, или несиликоновых фрагментов, таких как ионы четвертичного аммония, на нейлон, чтобы достичь лучших свойств, желательных для щетины для зубных щеток и зубной нити. Полиамиды, модифицированные силиконом, используемые согласно данному изобретению, подробно описаны в Патенте США № 6051216 ("патент '216"), который введен ссылкой во всей своей полноте для всех полезных целей. Патент '216 заявляет полиамид, модифицированный силиконом, содержащий

a) 0,5-80 мас.%, в расчете на общую массу композиции, по меньшей мере одного полиамида на основе силоксана;

(b) 5-95 мас.% силиконовой жидкости; и

(c) если (a)+(b) не равно 100%, то часть растворителя, достаточную для получения 100%, где:

полиамид на основе силоксана образован из звеньев формулы A

где: (1) n является числом, выбранным из группы, состоящей из 1-500, где n есть число звеньев в полиамиде;

(2) DP означает среднее значение степени полимеризации силоксановой части полиамида и выбрано из группы, состоящей из 1-700;

(3) X является алкиленом, содержащим 1-30 атомов углерода, с линейной или разветвленной цепью,;

(4) каждый из R ¹-R⁴ независимо выбран из группы, состоящей из метила, этила, пропила, изопропила, силоксановой цепи и фенила, где фенил необязательно может быть замещен 1-3 группами из группы, состоящей из метила и этила; и

(5) Y выбран из группы, состоящей из алкиленов, содержащих 1-40 атомов углерода, с линейной или разветвленной цепью, где сама алкиленовая группа может быть необязательно замещена по меньшей мере одной группой, выбранной из группы, состоящей из

(i) гидрокси;

(ii) C₃-C₈ циклоалкана;

(iii) 1-3 групп, выбранных независимо из группы, состоящей из C₁-C₃ алкилов; фенила, необязательно замещенного 1-3 группами, независимо выбранными из группы, состоящей из C₁-C ₃ алкилов;

(iv) C₁-C ₃ алкилгидрокси; и

(v) C₁-C ₆ алкиламина;

или Y может означать Z, где Z = R ²⁰T(R²²)R²¹ , где каждый из R²⁰, R²¹ и R²² независимо выбран из группы, состоящей из линейных и разветвленных C₁-C ₁₀ алкильных или алкиленовых групп; и T выбран из группы, состоящей из CR, где R выбран из группы, состоящей из водорода, группы, состоящей из группы, определенной для R ¹-R⁴; и трехвалентного атома, выбранного из группы, состоящей из N, P и Al; и где каждое значение X, Y, DP и R¹-R⁴ может быть одинаковым или различным для каждого звена полиамида. Кроме того, полиамид на основе силоксана предпочтительно (1) содержит и силоксановые, и амидные группы для загущения композиций, содержащих силиконовые жидкости (летучие и/или нелетучие силиконовые жидкости); (2) является нетекучим твердым веществом при комнатной температуре; и (3) растворяется в жидкости, содержащей силикон, при температуре 25-160°C с образованием полупрозрачного или прозрачного раствора при температуре в этом диапазоне.

При изготовлении зубной щетки нити лежат в непосредственной близости друг к другу в результате наматывания или плетения нитей или обычно в результате скручивания нитей. Площадь поверхности нитей может подвергаться частичному растворению посредством химических агентов. При этом способе нити полностью сливаются друг с другом, и любые полости, еще остающиеся в центре намотанной или сплетенной щетины, закрываются. Этот процесс может поддерживаться любым действием на нити существующего или избирательно меняющегося растягивающего напряжения. В общем, таким образом получается не содержащая полостей щетина, не дающая бактериям или другим микроорганизмам никаких возможностей для инфильтрации.

Было доказано, что следующие значения являются особенно подходящими, в частности, для электрической зубной щетки: используются три или четыре нити на щетину, диаметр отдельных нитей составляет от приблизительно 0,0762 мм до приблизительно 0,127 мм, и намотка или сплетение щетины повторяется через каждые приблизительно 1,0 мм-3,0 мм.

Щетина может быть образована выдавливанием из расплава различных термопластичных полимерных материалов через имеющие соответствующую форму выходные отверстия экструдера через различные фильеры с последующими различными процессами, такими как описанные в Патентах США №№ 2226529, 2418482, 3745061, 3238553, 3595952, 4279053 и французском Патенте № 2125920.

Соединение в пучки, резку или штапелирование и т.д. щетины проводят способами, известными в уровне техники; например, как описано в Патентах США №№ 4441227, 4688857, 979782, 5274873, 5335389 и 5511275, содержание которых введено здесь ссылкой.

Эксперименты со смесями полиамидов, модифицированных силиконами, и полиамидов, таких как нейлон, показали, что два полимера смешиваются выше их температур плавления, и они совместимы на макроуровне при комнатной температуре. Чтобы показать, что на микроуровне силиконовый компонент занимает определенную часть объема внутри конечной третичной структуры нитей, применялась оптическая микроскопия. Это демонстрирует роль силикона как модификатора нейлона.

Были проведены следующие дополнительные примеры.

Получали маточные смеси с 20% полиамидной добавкой в нейлон 6,6 и нейлон 6,12. Маточные смеси не содержали ничего другого. Маточные смеси нужно было делать осторожно, чтобы обеспечить хорошее распределение низкоплавкой добавки в нейлонах. Были получены волокна с использованием нейлона 6,6 и нейлона 6,12, для установления правильных условий обработки для каждого. Обычно нейлон 6,6 обрабатывали при примерно 285-290°C в волоконной линии, а нейлон 6,12 обрабатывали при примерно 235-240°C. Волокна готовили, используя круглую матрицу, содержащую 41 фильеру. Волокна являются "плоской нитью" и имеют 6-8 денье на нить (всего 250-325 денье). Затем волокна готовили, используя откорректированные отношения разбавления маточных смесей в соответствующих смолах. Следующие данные дают средние значения по данным эластичности и метода ДСК.

Волокна из нейлона 6,6
Уровень добавки (%мас./мас.)	Прочность* г/текс	Удлинение на пике (%)	Удлинение при разрыве (%)	Кристалличность (%)	Точка плавления, °C
0	17,64	353	359	26,6	265,3
1	14,84	429,4	599,8	27	265,9
3	17,01	217,1	392,1	22,2	266,8
Волокна из нейлона 6,12
Уровень добавки (%мас./мас.)	Прочность* г/текс	Удлинение на пике (%)	Удлинение при разрыве (%)	Кристалличность (%)	Точка плавления, °C
0	22,71	216,4	292,9	28	217,9
1	18,04	240,3	332,1	26,5	218,5
3	20,19	306,9	402,3	28,1	217,2
* Приведенная прочность является пределом прочности на разрыв

Было проведено сравнение между смешанной щетиной для зубных щеток с полиамидом, модифицированным силиконом, нанесенным на нейлоновую щетину, и щетиной с немодифицированным нейлоном. Модифицированный нейлон показал неожиданно улучшенные результаты.

Кроме того, был проведен микробиологический анализ по адгезии бактерий к зубным щеткам, и в таблице ниже представлены примеры, показывающие новые и улучшенные антиадгезивные свойства нового материала в отношении бактерий. Для оценки способности бактерий прилипать к поверхности щетины для зубных щеток был разработан эксперимент для количественного определения числа бактерий, которые остались после определенного времени ополаскивания. Бактерии, выбранные для этого эксперимента, были выбраны из многих орально значимых видов. Одним таким подходящим видом бактерий является Actinomyces naeslundii, хорошо известный ранний колонизатор рта. Сначала готовили бактериальную суспензию A. naeslundii, засеивая триптиказо-соевый бульон (TSB). После инкубирования в течение ночи при 37,5°C суспензию разбавляли дополнительным количеством TSB до получения оптической плотности (O.D.) от 0,015 до 0,2. (Оптическая плотность в этом случае соответствует полному количеству бактерий в суспензии.) Зубные щетки тщательно мыли мягким моющим средством и затем дезинфицировали в течение 60 секунд в 70% этаноле. После сушки на воздухе щетину щеток окунали в бактериальную суспензию на 60 секунд, ополаскивали в фосфатном буферном соляном растворе (PBS) в течение 0-60 секунд, затем щетиной проводили по поверхности отдельных агаровых чашек. Эти агаровые чашки инкубировали в течение 2 дней при 37,5°C, в течение которых проводился визуальный контроль колониеобразующих единиц (CFU).

При повышенных концентрациях бактерий, O.D.>0,05, достоверно посчитать CFU было невозможно. Однако при визуальном контроле этих экспериментов всегда четко был виден менее плотный газон бактериальных колоний на чашках, на которые наносили пробы с силиконсодержащей щетины. Когда бактериальная нагрузка была снижена до OD 0,017-0,020, два из трех проведенных экспериментов показали четкое снижение числа бактерий на 18-25% в зубных щетках из нейлона 6,6 + 3% полиамида, модифицированного силиконом, по сравнению с нейлоном 6,12.

Испытание	Материал зубной щетки		% снижения
	Нейлон 6,12 (CFU)	Нейлон 6,6 с 3% добавки (CFU)
1	290	387	25
2	980	1192	18

Все ссылки, обсужденные в данной заявке, введены ссылкой во всей их полноте для всех подходящих целей.

Хотя были показаны и описаны определенные конкретные структуры, воплощающие изобретение, специалистам в данной области будет очевидно, что, не отступая от духа и объема изобретения, могут быть сделаны различные модификации и изменения частей и что они не ограничены показанными и описанными здесь частными формами.