كربونات الكالسيوم في معجون الأسنان | الدرجات وطرق التصنيع

معجون الأسنان ينظف الأسنان بمسحوق ناعم وخشن، وفي معظم أنحاء العالم يتكون هذا المسحوق من كربونات الكالسيوم. يعمل هذا المعدن على إزالة البلاك والبقع السطحية من كل سن، تاركًا المينا ناعمة. كما أنه يمنح معاجين الأسنان البيضاء التقليدية المعتمة لونها الكثيف والمتجانس.

في التركيبة النموذجية، تكون المادة الكاشطة هي المكون الصلب الأكبر، وعادةً ما تكون حوالي 30–50% يأتي كربونات الكالسيوم في المرتبة الثالثة من حيث الوزن بعد الماء والمرطبات. ويشاركه في هذه الوظيفة السيليكا وبعض معادن الفوسفات. ويحتل مكانة بارزة في آسيا، وخاصة في منتجات تبييض الأسنان ذات الأسعار المعقولة، نظرًا لفعاليته في التنظيف، ووفرته، وانخفاض تكلفته مقارنةً بمعظم البدائل. عند فتح أي معجون أسنان صيني أو من جنوب شرق آسيا، غالبًا ما يُذكر كربونات الكالسيوم كمادة كاشطة في قائمة المكونات.

معدن ناعم ينظف دون تآكل شديد

يُعد كربونات الكالسيوم خيارًا وسطًا مفيدًا للمواد الكاشطة. ويبلغ قياس شكله المعدني، الكالسيت، حوالي 3 على مقياس موس للصلابةيقع أسفل مينا الأسنان عند حوالي 5 وفوق العاج عند حوالي 2.5. المسحوق صلب بما يكفي لكشط البلاك والبقع وناعم بما يكفي لمعالجة المينا بلطف.

هذا التوازن يعني حجم الجسيمات، وليس الصلابةيُحسّن هذا الأمر من كفاءة التنظيف والسلامة على حدٍ سواء. فمسحوق الحبيبات ذات الحجم المناسب يُنظّف بكفاءة، بينما قد تُخدش الحبيبات الخشنة السن. ويُساهم الحفاظ على حجم الحبيبات، وخاصةً الأكبر حجماً، في حماية مينا الأسنان بشكلٍ أفضل من تغيير المعادن نفسها.

دور كربونات الكالسيوم في معجون الأسنان

يعمل كربونات الكالسيوم كملمّع دقيق. إذ تنزلق كل حبة منه على سطح السن، فتكسر طبقة البلاك، وتزيل التانين وبقع الطعام من الطبقة السطحية مع الحفاظ على طبقة المينا بشكل طفيف. وينتج الشعور بالنظافة بعد تنظيف الأسنان عن هذه الإزالة الميكانيكية.

يحافظ نفس المسحوق على لون المعجون الأبيض المعتم. كربونات الكالسيوم اللامعة والناعمة والمتجانسة تحتفظ بلونها من أول ضغطة إلى آخر قطرة في الأنبوب. هذه الخاصية تجعلها الخيار الأمثل للمعاجين التقليدية، حيث لا يمكن لمادة كاشطة هلامية شفافة مثل السيليكا أن توفر نفس اللون الأبيض الكثيف.

السيليكا، وهي مادة كاشطة شائعة أخرى، أصلب من كربونات الكالسيوم، وتظهر في معاجين الأسنان الجل الشفافة، حيث أن وجود معدن معتم سيؤدي إلى تعكير المنتج. أما كربونات الكالسيوم فهي مناسبة لمعاجين الأسنان المعتمة، وانخفاض صلابتها يجعلها بطبيعتها من المواد الكاشطة الأقل ضرراً.

كربونات الكالسيوم المترسبة والمطحونة

يعتمد معجون الأسنان على نوعين من كربونات الكالسيوم. كربونات الكالسيوم المترسبة، أو PCC، تتشكل في تفاعل كيميائي متحكم فيه ينتج عنه جزيئات ذات حجم وشكل موحدين، وبياض عالٍ، وقليل من الشوائب. كربونات الكالسيوم المطحونة، أو GCC، يأتي من الحجر الجيري المسحوق والمطحون إلى مسحوق ناعم.

يُعدّ معجون الأسنان PCC المعيار الأمثل لدرجات معجون الأسنان، إذ يحافظ على حجم جزيئاته ونقائه ضمن نطاق ضيق. أما معجون الأسنان GCC، فهو أقل تكلفةً ويؤدي وظيفته بكفاءة في العديد من التركيبات بعد طحنه بدقة وتصنيفه بدقة، مما يجعله خيارًا عمليًا للمنتجات الاقتصادية.

هناك تفصيل واحد في التوافق يفصل بينهما في المختبر. قد يتفاعل كربونات الكالسيوم المترسبة حديثًا مع فلوريد الصوديوم، لذا غالبًا ما يتم استبدال التركيبات التي تعتمد على فلوريد الصوديوم بفلوروفوسفات الصوديوم الأحادي، الذي يبقى مستقرًا بجوار كربونات الكالسيوم. وتختار كل علامة تجارية المادة الكاشطة ومصدر الفلورايد معًا.

الأرقام التي تحدد درجة معجون الأسنان

كربونات الكالسيوم المستخدمة في معجون الأسنان صغيرة الحجم ومتقاربة. تستهدف معظم الأنواع حجم جسيمات متوسط، أو D50، يبلغ حوالي 2-4 ميكرومترويغلقون الطرف العلوي بحيث لا يصل أي حبة تقريبًا إلى الحجم الخشن. عادةً ما تحتوي الدرجات الدقيقة على D97 عند أو أقل من حوالي 6 ميكرومتر.

ثم يفصل رقمان بين معجون الأسنان عالي الجودة وحشو الأسنان العادي. يجب أن تصل درجة البياض تقريبًا إلى 95 أو أعلى حتى تبدو العجينة نظيفة على الفرشاة، ويجب أن تكون نقاوة كربونات الكالسيوم 98% أو أكثر، مع وجود آثار منخفضة من المعادن الثقيلة بما يكفي لتلبية حدود الأغذية ومستحضرات التجميل والأدوية.

تخضع المعادن الثقيلة لأدقّ الحدود. يجب ألا تتجاوز نسبة الرصاص والزرنيخ بضعة أجزاء في المليون، ويجب أن تكون نسبة الحديد منخفضة بما يكفي لتجنب ظهور بقع رمادية ومعجون بلون غير مرغوب فيه. تدفع هذه الحدود المنتجين نحو استخدام مواد خام نظيفة من الحجر الجيري، والفصل المغناطيسي، ومعدات مطلية لا تُدخل الحديد أثناء الطحن.

تُقاس درجة البياض باستخدام مقياس السطوع، ويعكس الرقم كمية الضوء الأبيض المائل للزرقة التي يعكسها المسحوق. ويؤدي تغيير طفيف في درجة السطوع إلى تغيير لون المعجون النهائي، لذا يراقب المنتجون السطوع بشكل مستمر أثناء الإنتاج بدلاً من إجراء اختبار واحد في النهاية.

أ حجم صغير لا تقل أهمية المتوسط عن أهمية الوسيط. فدفعة ذات متوسط صحيح ولكن بها عدد كبير من الحبيبات كبيرة الحجم ستتعرض للخدش، بينما دفعة أخرى تحتوي على الكثير من الحبيبات الناعمة ستؤدي إلى تلميع رديء. ويحافظ التصنيف المتسق على المنحنى بأكمله ضمن نطاق العمل المطلوب بدلاً من الاقتصار على نقطة المنتصف فقط.

تستهدف درجة معجون الأسنان عادةً هذه الأرقام:

· D50 من 2 إلى 4 ميكرومتر
· قطر D97 يبلغ 6 ميكرومتر أو أقل للدرجات الدقيقة
· بياض 95 أو أعلى
· نقاء كربونات الكالسيوم 98% أو أعلى
· درجة حموضة تتراوح تقريبًا بين 8 و10.5 في معلق 10%

لماذا تُشكّل الجسيمات كبيرة الحجم الخطر الحقيقي

الحبوب الخطيرة هي الحبوب الكبيرة. جسيم واحد كبير الحجم قد تتسبب كربونات الكالسيوم في خدش المينا أو العاج أثناء تنظيف الأسنان بالفرشاة، لذلك قصة شعر علوية يحمل جزء من المسحوق وزن أمان أكبر من الوزن الذي يحمله الحجم المتوسط. قصة شعر علوية هذا هو الفرق بين النجاح والرسوب في تقييم معجون الأسنان.

يقيس قطاع صناعة الأسنان هذا التآكل باستخدام مقياس التآكل النسبي للعاج (RDA). عادةً ما تُصنّف معاجين الأسنان التي تحتوي على كربونات الكالسيوم ضمن نطاق متوسط، ويُشار إليها عادةً بحوالي 10 ... من 100 إلى 180وتستخدم تركيبات الأطفال والتركيبات الحساسة درجات أنعم تحصل على درجات أقل بكثير. وتأتي الدرجة المنخفضة من عملية قطع علوية أكثر دقة وطحن أنعم.

التصنيف الدقيق هو الخطوة التي يزيل الذيل الخشنيؤدي تقطيع الحبيبات الكبيرة إلى تقليل نشاط التآكل النسبي للأسنان، بينما تستمر الحبيبات الدقيقة في التنظيف. والنتيجة هي معجون أسنان يوفر نفس الشعور يوميًا ويؤدي إلى تآكل الأسنان بشكل متوقع.

كيفية صنع كربونات الكالسيوم المستخدمة في معجون الأسنان

يتم إنتاج كربونات الكالسيوم المطحونة عبر مسار مباشر. يُسحق الحجر الجيري المستخرج من المحاجر، ويُطحن، ويُصنف إلى الحجم المستهدف في مطحنة كروية وخط تصنيف هوائي، حيث يتم طحن كمية كبيرة مع الحفاظ على الحجم المتوسط ثابتًا عبر الدفعات.

تخضع كربونات الكالسيوم المترسبة لعملية كيميائية. يُحرق الحجر الجيري لإنتاج الجير الحي، ثم يُطفأ بالماء، ويُكربن بثاني أكسيد الكربون لترسيب بلورات دقيقة. بعد الترشيح والتجفيف، يُفكك المسحوق ويُصنف لإزالة الكتل الخشنة والوصول إلى الحجم النهائي المطلوب.

تعمل المطحنة والمصنف على المسار الأرضي في حلقة مغلقة. تعود المواد التي يرفضها المصنف إلى المطحنة لإعادة طحنها، بينما تغادر المواد التي تستوفي معايير القطع العليا الدائرة كمنتج نهائي. تحافظ هذه الدورة على استمرارية عمل المطحنة وتضمن ثبات حجم المنتج النهائي دون الإفراط في طحن الجزء الجيد.

تنتهي كلتا الطريقتين بنفس الضوابط. يفصل المغناطيس الحديد والمعادن الأخرى، وتُصنّف العينة النهائية وفقًا لأعلى معايير الجودة. تحدد هاتان الخطوتان ما إذا كانت الدفعة تصل إلى درجة البياض والنقاء المطلوبة لمعجون الأسنان، أو تُصنّف ضمن فئة مواد الحشو الأقل قيمة.

معدن واحد، عدة درجات

يمكن لخط إنتاج واحد من كربونات الكالسيوم أن يصنع عدة منتجات عن طريق تغيير حجم أداة التصنيف. تعمل تركيبة التبييض بقصّة تنظف بقوة أكبر مع الحفاظ على مستوى التنظيف الآمن ضمن النطاق الموصى به، بينما تستخدم تركيبة الأطفال أو الأسنان الحساسة أنعم قصّة تنتجها أداة التصنيف، حيث يكون حجم الجزء العلوي هو الأضيق.

يُعدّ اتساق جودة المنتج بين الدفعات عاملاً حاسماً في تحديد مدى ثقة العلامة التجارية بالمورد. فشركة تصنيع معجون الأسنان لا يمكنها السماح بتغير جودة المنتج نتيجة انحراف بسيط في خط الطحن، لذا فإنّ وجود جهاز تصنيف ثابت بإعدادات قابلة للتكرار يُعدّ أكثر قيمة من مطحنة تطحن بشكل مفرط أحياناً.

معدات طحن وتصنيف كربونات الكالسيوم

تُزوّد شركة إبيك باودر ماشينري أنظمة الطحن والتصنيف والتغليف التي تحوّل الحجر الجيري إلى كربونات الكالسيوم المستخدمة في معجون الأسنان. وتتولى ثلاث آلات معظم عمليات الإنتاج في خط الإنتاج.

مطحنة الكرة — الآلة الأساسية لطحن كربونات الكالسيوم. فهي تحول الحجر الجيري إلى مسحوق ناعم بمعدل إنتاج عالٍ، ويقوم مصنف لاحق بالحفاظ على قطر D50 ضمن نطاق 2-4 ميكرومتر خلال عمليات التشغيل الطويلة، وهو مستوى من التحكم لا يمكن للمطحنة وحدها تحقيقه.

مصنف الهواء الأفقي يتحكم هذا الجزء في القطع العلوي الذي يرتكز عليه نظام الأمان. فهو يزيل الحبيبات الخشنة كبيرة الحجم من المسحوق المطحون ويقسمه إلى درجات أدق، مما يقلل من معدل الكشط النسبي ويمنع وصول الحبيبات الخشنة إلى معجون الأسنان. هذه الخطوة وحدها تُغير من درجة الكشط أكثر من أي تعديل على المطحنة.

مصنف الهواء فائق الدقة — لأجود أنواع معجون الأسنان ومصانع المنتجات المتعددة. تعمل عملية تصنيف ثانية فائقة الدقة على تحسين حجم الجزيئات وتوزيعها، مما يناسب تركيبات الأسنان الحساسة وأسنان الأطفال التي تتطلب أقل قدر من الكشط.

أ مطحنة ثلاثية الأسطوانات يُستخدم نفس مسحوق الأساس في إنتاج أنواع مطلية تُستخدم في صناعة البلاستيك والمطاط والدهانات. لا تدخل هذه الأنواع المطلية في صناعة معجون الأسنان، ولكن هذه الآلة تُمكّن مصنعًا واحدًا من خدمة أسواق متعددة لكربونات الكالسيوم من خط طحن واحد.

مسحوق ملحمي

مسحوق ملحمي نُصمّم أنظمة طحن وتصنيف للمعادن والمواد الكيميائية والأغذية والأدوية. بخبرة تزيد عن 20 عامًا في معالجة المساحيق، نُوفّر لكم المطحنة الأنسب لحجم الجسيمات والسعة المطلوبة. أخبرونا عن موادكم وسنُقدّم لكم حلاً مُجرّباً.

تواصل مع شركة إبيك لماكينات المساحيق

خط إنتاج معجون الأسنان عبارة عن مطحنة كروية وجهاز تصنيف هوائي، يتميز بقطع نهائي حاد وفصل مغناطيسي للحديد. تقوم شركة إبيك باودر ماشينري بطحن عينة من الحجر الجيري أو مادة PCC الخام قبل تقديم عرض السعر، بحيث يتم تحديد قيم D50 المستهدفة، وحجم الحبيبات، والبياض، والإنتاجية بناءً على مواد حقيقية وليس على بيانات منشورة.

صف مادة التغذية وحجم المنتج النهائي المطلوب عبر صفحة التواصل، أو أرسل عينة إلى فريق الهندسة. سيتضمن الرد مواصفات الآلة مع السعة المتوقعة وحجم الجسيمات النهائي.

المواصفات المذكورة هنا تعكس القيم الصناعية النموذجية لكربونات الكالسيوم المستخدمة في معجون الأسنان، وقد تختلف باختلاف التركيبة والمورد. يُرجى التأكد من الأهداف النهائية مع الفريق الهندسي.

---

شكرًا لقراءتكم. آمل أن يكون مقالي مفيدًا. يُرجى ترك تعليق أدناه. يمكنكم أيضًا التواصل مع ممثل خدمة عملاء EPIC Powder عبر الإنترنت. زيلدا "لأي استفسارات أخرى."

— إميلي تشين, مهندس

---