CZ377698A3

CZ377698A3 - Mikrokapsle a způsob jejich výroby

Info

Publication number: CZ377698A3
Application number: CZ983776A
Authority: CZ
Inventors: Jin Ling Chen; Kuo-Shin Lee; Marius Rodson; Herbert Benson Scher
Original assignee: Zeneca Limited
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 1999-07-14
Also published as: IL127116A; TR199802404T2; ES2169391T3; DE69708866T2; AP9801400A0; EP0902724B1; YU53398A; EP0902724A1; HUP9902186A3; NZ332918A; CA2255852A1; HU225705B1; JP4124484B2; PT902724E; AU2906997A; PE57798A1; CZ291316B6; CA2255852C; JP2007320965A; PL330076A1

Description

Vynález se týká určitých kompozic ve formě mikrokapslí, zejména pesticidních kompozic, zejména takových kompozic, které jsou použitelné při aplikaci na tradiční rostliny, tj. při aplikaci na listy.

Dosavadní stav techniky

Pesticidy a další zemědělské chemikálie ve formě mikrokapslí se vyrábí již mnoho let pomocí různých procesů nebo technik navržených pro výrobu mikrokapslí a ve spojitosti s celou řadou různých účinných složek. Cílem produkce těchto kompozic je zpravidla zajistit řízené uvolňování účinné složky a zejména dlouhodobé účinné uvolňování, tj . uvolňování účinné složky po určitou periodu, které umožní její dostupnost po celou dobu trvání této účinné periody. To je důležité zejména v případě pesticidů nebo dalších složek, které během relativně krátké časové periody nebo za určitých podmínek okolního prostředí degradují a rozkládají se. Použití kompozice ve' formě mikrokapslí zajišťuje účinné látce efektivní účinnost v dlouhodobější časové periodě díky tomu, že účinnou látku do okolního prostředí uvolňuje spíše kontinuálně než v jedné počáteční dávce (jak by tomu bylo v případě nezapouzdřených formulací neboli formulací s neřízeným uvolňováním, například v případě roztoků, emulgátorů, granulí, atd.).

01-2607-98 Ce .··..·· .··.··*:

···· · · · · · · 9

9 999 9 99 999 999

9 9 9 9 9 9 9 ·

BBB· · · Β · ·· · · · ·

Pesticidy ve formě mikrokapslí se používají zejména jako preemergentní pesticidy, tj. aplikují se do půdy před tím než vegetace vzejde nebo před tím než se objeví hmyz, takže mohou hubit nebo kontrolovat plevelné druhy v jejich zárodku nebo hmyz ve stadiu larev. Při těchto aplikacích je žádáno relativně pozvolné uvolňování účinné látky, při kterém se pesticid uvolňuje do okolního prostředí během určité časové periody, zpravidla během alespoň několika týdnů.

Agrochemikálie ve formě mikrokapslí se zpravidla vyrábí jedním ze tří obecných způsobů: fyzikálními metodami, metodami založenými na separaci fází a mezifázovou polymeraci. U třetí z těchto metod, konkrétně u mezifázové polymerace, jsou stěny mikrokapslí tvořeny polymerním materiálem připraveným polymerační reakcí, která se výhodně provádí na rozhraní mezi dvěmi fázemi, zpravidla vodnou fází a organickou fází, která je s vodou nemísitelná. Tyto dvě fáze mají zpravidla formu emulze typu „olej ve vodě, alternativně mohou mít formu emulze typu „voda v oleji.

Patent US 4,285,720 popisuje nemísitelného materiálu ve formě dalších chemikálií, pesticidů a polymeračnich technik přípravu vodné fáze způsob výroby vodou mikrokapslí, včetně pomocí mezifázových

Tento způsob zpravidla zahrnuje obsahující vodu, alespoň jedno povrchově aktivní činidlo a ochranný koloid, a organické fáze, která obsahuje materiál určený pro zapouzdření, případně alespoň jedno rozpouštědlo a alespoň jeden organický polyisokyanát. Materiál, který má být zapouzdřen nebo rozpouštědlo mohou sloužit jako rozpouštědlo pro polyisokyanáty.

01-2607-98 Če *4 · · · 4 4 4 4

4 4 4 4 4 · 4 4 4 4 ·· 4 4 4 · 4 4 444444

4 4 4 4 4 4 · ·

444444 44 ·· ·· ··

Zmíněné dvě fáze se následně smísí tak, že poskytnou fyzikální disperzi organické fáze ve vodné fázi. Toto smísení se zpravidla realizuje přidáním organické fáze do vodné fáze, přičemž toto přidání se provádí za stálého míchání. Míchání a další podmínky se regulují tak, aby poskytly emulzi typu „olej ve vodě, ve které je organická fáze (ve formě kapiček požadované velikosti) dispergována ve vodné fázi. Potom se nastavením pH hodnoty a teploty výsledné směsi vyvolá kondenzační reakce polyisokyanátu na rozhraních mezi kapičkami organické fáze a vodnou fází, která vede k vytvoření polymerní stěny mikrokapslí, která obaluje organickou fázi.

Způsob popsaný v patentu US 4,285,720, který bere v úvahu použití jednoho nebo několika polyisokyanátu, může poskytnout mikrokapsle s velikostí kapiček přibližně 0,5 až 4 000 mikrometrů, výhodně přibližně 1 až 100 mikrometrů. Mikrokapsle, získané způsobem popsaným v příkladech tohoto vynálezu a v obecném popisu vynálezu, se pyšní vysokou účinností pokud jde o řízené a relativně dlouhodobé uvolňování (v periodě delší než týden) různých pesticidů.

Nicméně, aby mohly být mikrokapslové materiály použity při aplikaci na list, musí mít celou řadu požadovaných vlastností. V případě aplikace na list je na rozdíl od výše zmíněné aplikace žádoucí, aby mikrokapsle uvolňovaly veškerý materiál relativně rychle a poskytly tak rychlou pesticidní účinnost.

Významnou skupinou pesticidů, které se používají při ochraně rostlin před hmyzem, jsou pyrethroidy. Kompozice, které se v současné době používají v zemědělství pro aplikaci na listy rostliny >mají nezapouzdřenou formu, zpravidla formu emulgovatelných koncentrátů a smáčitelných

01-2607-98 Ce • · • · · · · · • ··· · · · · · · · • · · · · · ·· ······ ·····«· · * ···· ·· ·· ·· ·· ·· prášků, které po smísení s vodou vytvoří kompozice a ty se následně rozstřikují na listy rostlin.

Nicméně je známou skutečností, že manipulace s pyrethroidy vyvolává nežádoucí kožní reakci. Tato reakce byla popsána jako pocit pálení, mravenčení, znecitlivění nebo píchání, který je nejcitelnější v oblastech obličeje osoby manipulující se zmíněnými chemikáliemi. Tato reakce, známá jako parestézie neboli změna citlivosti, zpravidla souvisí se stopovými množstvími pyrethroidu, která se přenesou na obličej osoby manipulující s touto chemikálií při bezděčném dotýkání kontaminovanýma rukama. Tento problém může být akutní zejména v případě pevných formulací, jakými jsou například popraše a granule.

Zapouzdření pesticidů by tedy mohlo poskytnout zvýšenou bezpečnost při manipulaci s těmito pesticidy, vzhledem k tomu, že polymerní stěna mikrokapsle minimalizuje kontakt osoby, pověřené manipulací s těmito pesticidy, s účinným pesticidem. Zapouzdření pesticidů může rovněž nabídnout další výhody, mezi které patří například možnost poskytovat materiál v relativně koncentrovanější formě než jakou poskytuje odpovídající emulgovatelný koncentrát, smáčitelný prášek nebo popraš; možnost odpovídajícím způsobem snížit množství inertních materiálů, jakými jsou například rozpouštědla, povrchově aktivní činidla, dispergační činidla, nosiče, atd., které se používají a uvolňují do okolního prostředí. Nicméně typické mikrokapsle, které uvolňují účinnou látku pozvolna a řízeně a které se v současnosti používají při aplikacích do půdy, nejsou dostačující pro aplikaci, pro kterou je žádoucí relativně rychlé a kompletní uvolnění účinné látky.

• 4 • ·

01-2607-98 Če

44 • 4 4

4 4 4 4 4 4

4 4

4444 44

Podstata vynálezu

Vynález se týká způsobu přípravy mikrokapslí, který zahrnuje (a) přípravu organické fáze, která obsahuje materiál nemísitelný s vodou, který se má zapouzdřit, aromatický diisokyanát a případně aromatický polyisokyanát obsahující tři isokyanátové skupiny nebo více isokyanátových skupin, přičemž hmotnostní poměr aromatického polyisokyanátu ku aromatickému diisokyanátu dosahuje přibližně 1:1,5; (b) zavedení organické fáze do vodné fáze, která obsahuje vodu, ochranný koloid a případně povrchově aktivní činidlo; (c) míchání za vysokého smykového namáhání za vzniku emulze typu „olej ve vodě, jejíž olejové kapky dosahují průměrné velikosti přibližně 1 až 5 mikrometrů; a (d) v případě nutnosti nastavení teploty a/nebo pH hodnoty emulze typu „olej ve vodě, v důsledku kterého dojde k mezifázové polymemí reakci, která vede ke vzniku polymočovinových mikrokapslí obsahujících organickou fázi.

Stručný popis obrázků

Obrázky 1 až 5 graficky znázorňují výsledky insekticidního a herbicidního hodnocení kompozic podle vynálezu.

Zjistilo se že chemikálie používané v zemědělství, které existují ve formě mikrokapslí s relativně rychlým uvolňováním účinné látky a které jsou vhodné pro aplikaci z * z na list, lze vyrobit pomoci obecného postupu popsaného v

01-2607-98 Ce • · • * • 9 · · ·· · · · · • 99 ·· · · · · · • · 9 · · · · · ·· ♦ · · 9 · 9 ·· ······ ·«· ···· · · • · · 9 · · ·· ·· ·♦ ·· patentu US 4,285,720, u kterého byly provedeny dvě zásadní změny a modifikace. Tyto změny se týkají použití zde popsaného monomeru nebo směsi monomerů, které produkují mikrokapsle, jejichž stěny jsou tvořeny nezesíťovaným polymerem nebo polymerem s nízkým podílem zesíťování, a vytvoření emulze typu „ olej ve vodě, jejíž olejová fáze obsahuje relativně malé kapičky s průměrnou velikostí přibližně 1 až 5 mikrometrů, výhodně přibližně 2 až 4,5 mikrometrů. Kromě toho, že způsob podle vynálezu produkuje relativně malé kapsle, mají tyto kapsle relativně tenké stěny.

Stručně řečeno, způsob podle vynálezu zahrnuje zapouzdření materiálu nemísitelného s vodou (v tomto případě výhodně organické fáze obsahující pyrethroidový insekticid) uvnitř diskrétních kapslí polymočoviny. U tohoto způsobu dochází k hydrolýze isokyanátového monomeru, která vede ke vzniku aminu a tento amin zase reaguje s dalším isokyanátovým monomerem za vzniku polymočoviny. Způsob podle vynálezu je zpravidla tvořen dvěma kroky.

V prvním kroku se připraví fyzikální disperze fáze nemísitelné s vodou ve vodné fázi. Fáze nemísitelná s vodou obsahuje pesticid, který se má zapouzdřit společně s dalším materiálem, který bude popsán níže. Jak je v daném oboru známo, disperze se připravuje v zařízení s vysokým smykovým namáháním a tento krok se provádí dokud není dosaženo požadované velikosti kapiček (která bude definována níže). Po zbytek procesu je žádoucí použít pouze mírné míchání.

Ve druhém kroku se disperze míchá za vysokého smykového namáhání a udržuje při teplotě přibližně 20°C až 90 °C, přičemž během tohoto kroku probíhá reakce mezi

01-2607-98 Ce • · • · organickým diisokyanátem a organickým polyisokyanátem, která vede na rozhraních mezi kapičkami organické fáze a vodnou fází ke vzniku polymočoviny. Nastavení pH hodnoty výsledné směsi a teplotního rozmezí během druhého reakčního kroku tuto kondenzační reakci podporuje.

Vodná fáze se připraví z vody, ochranného koloidu a výhodně z povrchově aktivního činidla. V této fázi lze zpravidla jako povrchově aktivní činidlo nebo povrchově aktivní činidla použít aniontová nebo neiontová povrchově aktivní činidla s HLB rozmezím přibližně od 12 do 16. Pokud se použije více než jedno povrchově aktivní činidlo, mohou mít jednotlivá povrchově aktivní činidla HLB hodnoty nižší než 12 nebo vyšší než 16, pokud leží celková HLB hodnota všech použitých povrchově aktivních činidel v rozmezí od 12 do 16. Jako vhodná povrchově aktivní činidla lze citovat například polyethylenglykolethery lineárních alkoholů, ethoxylované nonylfenoly, naftalensulfonáty, soli alkylbenzensulfonátů s dlouhým řetězcem, blokové kopolymery propylenu a ethylenoxidů, aniontové/neiontové směsi apod. Hydrofobní část povrchově aktivního činidla má výhodně chemické vlastnosti podobné chemickým vlastnostem fáze nemísitelné s vodou. Takže pokud tato fáze nemísitelná s vodou obsahuje aromatické rozpouštědlo, lze jako jedno z vhodných povrchově aktivních činidel použít ethoxylovaný nonylfenol. Zvláště výhodnými povrchově aktivními činidly jsou blokové kopolymery propylenoxidu a ethylenoxidu a aniontově/neionoté směsi.

Ochranný koloid, který je přítomen ve vodné (neboli kontinuální) fázi, se musí silně absorbovat na povrchu olejových kapiček a lze ho zvolit ze širokého spektra materiálů zahrnujícího zahrnuje polyakryláty,

01-2607-98 Ce	8	0« 00 00 0000 • 0 0 0 · 0 0000 0 0 · 00 000 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0000 00 00 ··	0 0 0 0 • 0 0 0 • 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 • 0 <0
methylcelulózu, polyvinylalkohol,	polyakrylamid,	póly-
(methylvinylether/anhydrid	kyseliny	maleinové), roubované

kopolymery polyvinylalkoholu a methylvinyletheru a kyseliny maleinové [hydrolyzovaného methylvinylu a anhydridu kyseliny maleinové (viz například patent US 4,448,929)]; a lignosulfonáty alkalického kovu a kovu alkalických zemin. Nicméně ochranný koloid se výhodně zvolí z lignosulfonátů alkalického kovu a kovu alkalických zemin, přičemž nejvýhodnějším ochranným koloidem jsou ligno-sulfonáty sodné.

Rozsah koncentrace povrchově aktivního činidla (pokud se povrchově aktivní činidlo použije v rámci způsobu podle vynálezu) se pohybuje přibližně v rozmezí od 0,01 do 3,0 % hmotn., vztaženo k hmotnosti vodné fáze, ale rovněž lze použít vyšší koncentrace povrchově aktivního činidla. Ochranný koloid je ve vodné fázi přítomen v množství, které se pohybuje přibližně od 0,1 do 5,0 % hmotn. Použité množství ochranného koloidu bude záviset na různých faktorech, například na molekulové hmotnosti, slučitelnosti atd., pokud bude dostatečné na to, aby zcela potáhlo povrchy všech olejových kapiček. Ochranný koloid lze přidat do vodné fáze před přidáním organické fáze nebo se může přidat do celkového systému až po přidání organické fáze nebo její disperze. Povrchově aktivní činidla by se měla zvolit tak, aby nevytěsnila ochranný koloid z povrchů kapiček.

Organická fáze obsahuje pesticid nemísitelný s vodou a/nebo další chemikálii používanou v zemědělství, která se má zapouzdřit, případně jedno nebo několik rozpouštědel, aromatický diisokyanát a výhodně rovněž aromatický polyisokyanát. Vhodnými rozpouštědly jsou například

01-2607-98 Če • · 999 9

9 9 9 9 9 9 9 9

9 99 9 9 9 9 9 9 9 • · · · 4 · · ······

4·«··· · ·

44 44 ·· 99 44 aromatické uhlovodíky, například xyleny, naftaleny nebo směsi aromatických uhlovodíků; alifatické nebo cykloalifatické uhlovodíky, například hexan, heptan a cyklohexan; alkylestery včetně alkylacetátů a alkylftalátů, ketony, například cyklohexanon nebo acetofenon, chlorované uhlovodíky, rostlinné oleje nebo směsi dvou nebo více těchto rozpouštědel.

Nyní se zjistilo, že modifikací způsobu popsaného v patentu US 4,285,720 lze získat mikrokapsle, které, pokud se aplikují v zemědělském prostředí, uvolňují zapouzdřený obsah relativně rychle.

Rychlého uvolňování obsahu lze dosáhnout poskytnutím mikrokapslí, jejichž polymerní stěny nejsou zesiťované nebo je podíl jejich zesíťování relativně malý a jejichž průměrná velikost je relativně malá (jak bude diskutováno níže). Stěny mikrokapslí jsou tvořeny buď pouze aromatickým diisokyanátem nebo směsí jednoho nebo více diisokyanátů a aromatického polyisokyanátu se třemi nebo více isokyanátovými skupinami, přičemž hmotnostní poměr polyisokyanátu ku diisokyanátů se pohybuje přibližně od 1:100 do 1:1,5 a výhodně se tento poměr pohybuje přibližně od 1:50 do 1:10.

Diisokyanát a polyisokyanáty, které lze použít v rámci vynálezu, jsou popsány v patentu US 4,285,720. Mezi diisokyanáty, které lze použít v rámci způsobu podle vynálezu, lze jmenovat m-fenylendiisokyanát, p-fenylendiisokyanát; l-chloro-2,4-fenylendiisokyanát; 4,4'-methylenbis(fenylisokyanát); 3,3'-dimethyl-4,4'-bifenylen-diisokyanát; 4,4'-methylenbis(2-methylfenylisokyanát); 3,3'dimethoxy-4,4'-bifenylendiisokyanát; 2,4-tolylendiisokyanát; 2, 6-tolylendiis'okyanát; isomerní směsi 2,4- a 2,601-2607-98 Ce

ΦΦΦΦ Φ « tolylendiisokyanátu a 2,2',5,5'-tetramethyl-4,4'-bifenylendiisokyanátu.

Aromatická polyisokyanáty použitelné v rámci vynálezu mají tři isokyanátové skupiny nebo více isokyanátových skupin a zahrnují polymethylenpolyfenylisokyanát (dostupný od společnosti ICI nebo Bayer), trifenylmethantriisokyanát adukt získaný z jednoho molu a tří molů („Desmodur R) trimethylolpropanu („Desmodur TH) Bayer A.G.).

tolylendiisokyanátu dodává společnost (produkty Desmodur

To, zda je polyisokyanát potřebný a v případě že ano, tak v jakém relativním množství se má použít aby poskytl stěně nezbytné vlastnosti, závisí na použité účinné složce nebo složkách v kompozici a na použití, ke kterému je uvedená kompozice určena. Například se zjistilo, že v případě kompozice obsahující herbicid fluazifop-P-butyl, která má formu mikrokapslí a je určena pro aplikaci na list, lze připravit uspokojivé kapsle pouhým smísením isomerů tolylendiisokyanátu bez polyisokyanátu a hmotnostní poměr polyisokyanátu ku diisokyanátu ve směsích může dosahovat přibližně 1:1,5. Nicméně v případě kdy kompozice obsahují insekticid lambda-cyhalothrin, je pro zesíťování polymeru tvořícího stěny kapsle žádoucí určité zastoupení polyisokyanátu. V tomto případě by se měl hmotnostní poměr polyisokyanátu ku diisokyanátu pohybovat přibližně od 1:100 do 1:3, výhodně přibližně od 1:50 do 1:10.

Patent US 4,285,720 sice popisuje použití směsí těchto dvou typů isokyanátů, konkrétně tolylendiisokyanátu (TDI) (různých isomerů) a polymethylenpolyfenylisokyanátu (PPI), a příklady demonstrují použití směsí těchto dvou isokyanátů

01-2607-98 Ce

4 4 · « · · · 4 4 • 444 4 · · 4 4 4 4 ·· 444 4 44 4 4 4 4 9 4 • 4444*4 4 4 • ·44 44 44 44 44 44 v hmotnostním poměru. PPI ku TDI přibližně od 2:1 do 1:1, ale neuvádí další informace o použití těchto směsí.

Celkové množství organických isokyanátů, které se použije v rámci způsobu podle vynálezu, bude záviset na tom, jaký podíl mikrokapslí tvoří jejich stěny. Isokyanáty (a stěny mikrokapslí vzniklé odpovídajícím způsobem z těchto isokyanátů) budou zpravidla tvořit přibližně 2,0 až 15 % hmotn. mikrokapsle, nej výhodněji přibližně 5 až 10 % hmotn.

Materiálem, který se zapouzdřuje, je chemikálie používaná v zemědělství, výhodně pesticid, a výhodně materiál vhodný pro aplikaci na list. Pesticidy, na které lze vynález aplikovat, zahrnují insekticidy (zejména pyrethroidy), herbicidy a fungicidy. Alternativně lze rovněž zahrnout další agrochemikálie, například regulátory růstu rostlin a hmyzu. Zapouzdřený materiál může být kombinací dvou nebo více těchto složek.

Druhou podstatnou změnou oproti způsobu popsanému v patentu US 4,285,720 je velikost produkovaných mikrokapslí, která odpovídá velikosti kapiček organické fáze v emulzi typu „olej ve vodě. Patent uvádí, že požadovaná velikost částic se pohybuje přibližně v rozmezí od 0,5 do 4 000 mikrometrů, přičemž výhodným rozmezím pro většinu pesticidních aplikací je rozmezí přibližně od 1 do 100 mikrometrů. Nicméně při provádění způsobu podle vynálezu by měla být průměrná velikost částic menší, konkrétně přibližně 1 až 5 mikrometrů, výhodně přibližně 2 až 4,5 mikrometrů. Velikost kapiček lze řídit rychlostí míchání a dobou míchání a typem, a množstvím použitého povrchově aktivního činidla, jak je v daném oboru obecně známo.

01-2607-98 Ce • 4 · 4 • 4 · • · 4 4 4 4 4 • 4 44 444 4 4« • 4 4 4 4 I

44 *4 44

Aby se získala požadovaná emulze, probíhá přidávání organické fáze do vodné fáze za stálého míchání. Pro dispergaci organické fáze ve vodné fázi se použije vhodný dispergační prostředek. Tímto prostředkem může být libovolné zařízení s vysokým smykovým namáháním, které pracuje tak, že poskytuje požadovanou velikost kapiček (a odpovídající velikost mikrokapslí), což je přibližně 1 až 5 mikrometrů, výhodně přibližně 2 až 4,5 mikrometry. Potom, co se získají kapičky požadované velikosti, se provoz dispergačního prostředku přeruší a po zbývající část procesu se používá pouze mírné míchání.

Vytvoření mikrokapslí se iniciuje zvýšením teploty dvoufázové směsi z teploty okolí na hodnotu 20°C až přibližně 90°C, výhodně přibližně 40°C až 90°C. V závislosti na systému, jak uvádí patent US 4,285,720, se pH hodnota může nastavit na vhodnou hodnotu.

Kromě kapalného pesticidu nebo další chemikálie používané v zemědělství může organická fáze obsahovat suspendovanou biologicky účinnou pevnou látku, jak uvádí PCT publikace WO 95/13698. Například může obsahovat druhý pevný pesticid, který je suspendovaný v kapalném pesticidu. Alternativně, pokud je zapouzdřený pesticid citlivý na ultrafialové nebo aktinické světlo a v důsledku jeho expozice podléhá rozkladu, mohou mikrokapsle rovněž obsahovat pevnou ochrannou látku proti UV záření, zvolenou ze skupiny zahrnující oxid titaničitý, oxid zinečnatý a směsi oxidu titaničitého a oxidu zinečnatého, jak uvádí související patentová přihláška s názvem „Microcapsules Containing Suspensions of Biologically Active Compounds and Ultraviolet Protectant, č. 08/430,030, podaná 27.4.1995, PCT publikace č. WO 96/33611.

01-2607-98 Ce ·««· • 4 94

444 49 4 «449

9444 «4 4 «944

444 4 49 494 994

4444444 4 4

9449 99 44 44 44 44

Vynález tedy umožňuje vyrobit kompozice ve formě mikrokapslí, jejichž výhoda spočívá v tom, že při stejné účinnosti aplikace poskytují vyšší bezpečnost při manipulaci v porovnání s kapalnými formulacemi, například v porovnání s emulgovatelnými koncentráty pesticidů. Použití mikrokapslí podle vynálezu navíc umožňuje nahradit dříve používané emulgovatelné koncentráty stejně účinnými formulacemi tvořenými mikrokapslemi, které obsahují vyšší koncentraci pesticidů a odpovídajícím způsobem nižší koncentrace rozpouštědel, povrchově aktivních činidel atd., a tak redukují uvolňované množství těchto pomocných látek do okolního prostředí. Toto zlepšení je možné díky tomu, že zatímco mikrokapsle lze připravit jako vysoce nasycené roztoky nebo suspenze pesticidů v organických rozpouštědlech, pro emulgovatelné koncentráty nejsou stejné koncentrace vhodné, protože v tomto případě může pesticid vykrystalizovat během skladování nebo manipulace, popřípadě za dalších okolností, z kompozice. Kromě toho se mikrokapsle produkují jako formulace na bázi vody, tj. jako vodná suspenze kapslí, která dále snižuje relativní množství rozpouštědla ve formulaci a jeho odvádění do okolního prostředí v porovnání s emulgovatelným koncentrátem.

Ukázalo se, že kapsle podle vynálezu poskytují biologickou aktivitu, která je v podstatě srovnatelná s biologickou aktivitou emulgovatelného koncentrátu. Tyto kapsle mohou tedy vhodně nahradit emulgovatelné koncentráty nejen při aplikaci na list rostlin, ale i při dalších aplikacích, například při aplikaci do půdy, při aplikaci v budovách nebo v okolí budov.

>

01-2607-98 Ce • · 9

9 99 • « Λ · » Λ • 9 9 9 9

9 9

9

Vynález bude dále ilustrován pomocí následujících příkladů. Je však třeba uvést, že níže uvedená příkladná provedení mají pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně určen přiloženými patentovými nároky.

Příklady provedení vynálezu

Obecný postup pro přípravu lambda-cyhalothrinových mikrokapslových produktů

Organická fáze se připravila rozpuštěním technického (88% čistota) lambda-cyhalothrinu v rozpouštědle. Pokud je součástí produktu oxid titaničitý jako v příkladu 3, potom se do roztoku přidalo nejprve dispergační činidlo a následně oxid titaničitý. Nakonec se přidaly organické isokyanáty.

Vodná fáze se připravila rozpuštěním specifikovaných složek ve vodě. Potom se za míchání pomocí vysokorychlostního míchadla smísila organická fáze s vodnou fází za vzniku emulze typu „olej ve vodě. V míchání se pokračovalo dokud průměrná velikost olejových kapiček nedosahovala 3,0+1 mikrometr. Potom se během 30 minut za současného mírného míchání teplota emulze zvýšila na 50°C a tato teplota se udržovala 3 hodiny, po které se tvořily stěny mikrokapslí.

Výsledná suspenze se nechala ochladit na pokojovou teplotu. Do takto ochlazené emulze se za nastavení pH hodnoty směsi na 5,0 pomocí kyseliny sírové přidaly další složky, které zvýšily stabilitu suspenze. Velikost kapslí

01-2607-98 Ce

99 k · · · • · · ·

• 999 • · • ·

4499 44

odpovídala původní velikosti olejových kapiček. Pozorování pod mikroskopem ukázalo dobře vytvořené diskrétní částice.

V následujících příkladech byly použity tyto složky:

• lambda-cyhalothrin, technický (88% čistota) • Solvesso 200, aromatické rozpouštědlo (od společností Exxon) • oxid titaničitý -USP328-, velikost částic 0,3 mikrometrů, od společnosti Whittaker, Clark & Daniels Ltd.

• Hypermer LPI, Hypermer LP5 a Atlox 4912, dispergační činidla (od společnosti ICI) • Reax 100M, ochranný koloid (sodná sůl kyseliny lignosulfonové, 40% hmotn. vodný roztok, od společnosti Westvaco Chemicals) • Tergitol NP7 a XD, povrchově aktivní činidla (od společnosti Unison Carbide) • Witconate 90, povrchově aktivní činidlo (od společnosti Witco) • Kelzan (xanthanová guma, od společnosti Monsanto) • Proxel GXL (biocid, od společnosti ICI)

Množství jednotlivých složek jsou uvedena v samotných příkladech.

01-2607-98 Ce

999 9 • 9

9

9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 99 9 9 9 9 9 9 9

9 99 9 9 99 999999

9 9 9 9 9 9 9 9 • · · · ·· 9 9 9 9 9 9 9 9

Příklad 1

Kompozice

Složka	Hmotnost, g	Hmotnost
ORGANICKÁ FÁZE
Lambda-cyhalothrin (technický)	116, 8	29,2
Solvesso 200	54,8	13,7
Polymethylenpolyfenylisokyanát	0,4	0,1
Toluendiisokyanát	13,05	3,4

(80% 2,4-isomer; 20% 2,6-isomer)

VODNÁ FÁZE

Reax 100M (40% hmotn. roztok)	15, 9	4,0
Tergitol NP7	12,7	3, 2
(20% hmotn. roztok)
Voda	181,7	45, 4

DALŠÍ SLOŽKY

Amoniak (30% hmotn. vodný roztok)	2, 0	0, 5
Kelzan	0,4	0,1
Proxel GXL	0,4	0,1
Koncentrovaná kyselina sírová	1,2	0, 3

CELKEM

400, 0 100,0

01-2607-98 Ce • · · · ·· · · · ft ftft ······ ······· · · ···· ·· ·· ftft ·· ··

Příklad 2

Kompozice

Složka ORGANICKÁ FÁZE	Hmotnost, g	Hmotnost
Lambda-cyhalothrin (technický)	103,1	25, 8
Solvesso 200	65, 6	16,4
Polymethylenpolyfenylisokyanát	0,4	0,1
Toluendiisokyanát (80% 2,4-isomer; 20% 2,6-isomer)	13,3	3,3
VODNÁ FÁZE
Reax 100M (40% hmotn. roztok)	10,3	2, 6
Witconate 90	1,0	0,3
Tergitol XD	3,1	0,8
Voda	192, 4	48, 1
DALŠÍ SLOŽKY
Amoniak (30% hmotn. vodný roztok)	2,0	0,5
Kelzan	0, 5	0,1
Proxel GXL	0,4	0,1
Reax 85A	5,8	1,5
Koncentrovaná kyselina sírová	1,9	0,5

CELKEM

400,0 100,0

01-2607-98 Ce	0 0 ·· 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0	0 · 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
18	000* 00	00 00 0
Příklad 3
Kompozice
Složka Hmotnost, g	Hmotnost,
ORGANICKÁ FÁZE
Lambda-cyhalothrin (technický)	113,2	28,3
Solvesso 200	58, 4	14,6
Oxid titaničitý	9,7	2,4
Hypermer LP5	6,1	1,5
Hypermer LPI	2,1	0, 5
Polymethylenpolyfenylisokyanát	0,5	0,1
Toluendiisokyanát (80% 2,4-isomer; 20% 2,6-isomer)	14,8	3,7
VODNÁ FÁZE
Reax 100M (40% hmotn. roztok)	10,5	2, 6
Witconate 90	1,0	0, 3
Tergitol XD	3,1	0, 8
Voda	176,5	44,2
DALŠÍ SLOŽKY
Amoniak (30% hmotn. vodný roztok)	2,0	0,5
Kelzan	0,5	0,1
Proxel GXL	0,4	0,1
Koncentrovaná kyselina sírová	1,2	0,3

CELKEM

400,0 100,0

01-2607-98 Ce • · • · · · · ·

Příklady 4a až 4f

Fluazifop-p-butyl

Obecný postup pro přípravu mikrokapslí byl následující.

Organická fáze se připravila smísením 148 g technického fluazifop-P-butylu (90,7% čistota) s 12,0 g tolylendiisokyanátu a (TDI, směs 80% 2,4-isomeru a 20% 2,6isomeru) a polymethylenpolyfenylisokyanátu (PPI).

Vodná fáze se připravila rozpuštěním 3,72 g Reaxu 100M (40% hmotn. vodný roztok) a 3,72 g Tergitolu XD (20% hmotn. vodný roztok) ve vodě. Organická fáze se za stálého míchání nalila do vodné fáze a v míchání se pokračovalo, dokud nedosáhla průměrná velikost olejových kapiček 4,1 až 4,7 mikrometrů. Potom se za mírného míchání teplota emulze zvýšila na 50°C a na této hodnotě udržovala další 3 hodiny.

Výsledná suspenze mikrokapslí se nechala ochladit na pokojovou teplotu. Níže uvedená tabulka 1 shrnuje údaje týkající se připravených kapslí.

Tabulka 1

Příklad č.	4a	4b	4c	4d	4e	4f
Fluazifop-P-butyl % hmotn.	43,7	43,7	43,7	43,7	43,7	43,7
PPI:TDI hmotn.	pouze	80:20	60:40	40:60	20:80	pouze
poměr	PPI					TDI
Velikost částic,	4,7	4,5	4,4	4,2	4,3	4,1

mikrometry >

01-2607-98 Ce • · · · • · · · · « • · · ·

Hodnocení biologické účinnosti

Na polních testech se porovnala biologická aktivita produktů z příkladů 1 až 3 s biologickou aktivitou standardního emulgovatelného koncentrátu (EC) lambdacyhalothrin. Jak se ukáže níže, při těchto testech byla úroveň kontroly hmyzu, dosažená pomocí produktů podle vynálezu, srovnatelná s úrovní kontroly dosažené při použití nezapouzdřených produktů, a to i v den aplikace.

Kontrola pilouse bavlníkového (Anthonomus grandis) na bavlně

Produkty se aplikovaly na nahodile sestavené bloky, přičemž aplikace se čtyřikrát opakovala. Každý produkt se aplikoval při třech různých dávkováních lambdacyhalothrinu, tj . 1,12 x 10', 2,24 x 10

3,36 x 10 g/m². Aktivita se hodnotila určením plochy poškozené pilousem (neotevřená poupata) (%) na každém testovaném poli, což se provedlo tak, že se z každého testovaného pole třetí a sedmý den po ošetření sebralo padesát čtverců o velikosti erazeru. Získaná data se podrobila analýze. Celkové výsledky jsou znázorněny na obrázku 1.

Kontrola housenky (Anticarsica jemmatalis} na sójových bobech

Produkty se aplikovaly v nahodile kompletovaných blocích, přičemž aplikace produktů se čtyřikrát opakovala. Každá formulace se aplikovala při třech různých dávkováních lambda-cyhalothrinu, -tj. 1,12 x 10³, 2,24 x 10'³ a

01-2607-98 Ce • · · · · · · « · · ·

999 9 99 999999

9 9 9 9 9 9 9 9

9999 99 99 99 99 99

3,36 x 10³ g/m². Aktivita se hodnotila určením počtu larev na dvanáctistopových řádcích třetí a sedmý den po aplikaci.

Získaná data se podrobila analýze. Celkové výsledky jsou znázorněny na obrázku 2.

Kontrola Heliothis vivescens na bavlně

V tomto testu se aktivita určila na rostlinách z pole vzrostlé bavlny pomocí laboratorního biologického testu listu. Každá formulace se aplikovala při třech různých dávkováních lambda-cyhalothrinu, t j. 0,28 x 10'³, 0,56 x 10³ a 1,12 x 10’³g/m². Ošetřené listy se sebraly, přenesly do laboratoře a umístily do Petriho misek společně s larvami prvního až třetího instaru (5 larev na list). Výsledky, které jsou znázorněny na obrázcích 3 a 4, reprezentují hodnocení prováděná v den ošetření, resp. jeden den po ošetření.

U žádného ze tří testů se neukázal žádný statistický rozdíl mezi formulacemi aplikovanými při srovnatelném dávkování.

Biologická účinnost produktů z příkladů 4a až 4f se porovnala se standardními emulgovatelnými koncentráty (EC) herbicidu ve skleníkových testech.

Rozstřikovatelné emulze testovaného materiálu se aplikovaly postemergentně při dávkování 1,79 x 10³, 3,47 x 10~³, 7,06 x 10~³ a 0,014 g/m² fluazifop-P-butylu na plochy obsahující čtyři plevelné druhy, tj. bér zelený (Setaria viridis} , širokolisté trávy (Bracharia platyphylla} , rosičku (Digit^ria sanguiralis} a Setarii faberi.

01-2607-98 Ce • » • · • fcfc ·· fc ···· • fcfcfc · · · · ·· · • · fcfcfc · ·· ······ ···«··· » · • fcfcfc fcfc fcfc fcfc ·· ·«

Hodnocení kontroly plevele se provedlo čtrnáctý a dvacátý první den po ošetření („DAT). Obrázek 5 ukazuje hodnocení testovaných materiálů, které se získalo zprůměrováním výsledků získaných pro všechna čtyři dávkování. Jak je patrné z obrázku, kompozice, k jejichž přípravě se použil pouze PPI (příklad 4a) nebo poměr PPI:TDI větší než 1:1 (příklady 4b a 4c) mají špatnou účinnost ve srovnání s emulgovatelným koncentrátem, zatímco kompozice podle vynálezu (příklady 4d až 4f) vykazují kontrolu plevele, která je srovnatelná s kontrolou plevele EC.

Toxikologická hodnocení prováděná na savcích

U produktů z příkladů 2 a 3 se zjišťovalo, zda u savců vyvolávají podráždění očí a kůže. Pro srovnání se použily vzorky emulgovatelného koncentrátu („EC) obsahujícího 12,5 % hmotn. lambda-cyhalothrinu a pomalu se uvolňujícího mikrokapslového lambda-cyhalothrinu (10 % hmotn.) („SR). Při testech se použily následující postupy.

Podráždění očí

Testy se prováděly na skupině šesti novozélandských bílých králíků. Tělesná hmotnost se zvážila v den, kdy se aplikovala chemikálie. Hmotnost všech králíků přesahovala 2 kg. Produkty se aplikovaly nezředěné. Nicméně nezředěný emulgovatelný koncentrát vyvolával parestézii, která zabránila dokončení hodnocení. Proto se rovněž aplikoval naředěný vodný sprej EC (0,5% fymotn./obj.).

01-2607-98 Ce • · • · • ·

Do spojivkového vaku levého oka každého králíka se nakapalo 0,1 ml každého testovaného materiálu a víčka se jednu až dvě sekundy lehce přidržela u sebe. Pravé oko se použilo jako kontrolní oko. Testované a kontrolní oko se sledovaly přibližně jednu hodinu a jeden, dva a tři dny po aplikaci. Stupeň oční reakce se zaznamenal za použiti Draizeovy stupnice. Pokud se po třech dnech objevily známky podrážděni, potom se pozorováci perioda prodloužila na 4 až 7 dni a další pozorování se prováděla alespoň jednou týdně po dobu 21 dní nebo do té doby, dokud oči nevypadaly normálně.

Podráždění kůže

Podráždění kůže se hodnotilo pomocí následujícího testu prováděného na boku morčete.

Testy se prováděly na skupině šesti samiček morčete, jejichž tělesna hmotnost se pohybovala v rozmezí od 250 do

350 g. Na obou bocích každého zvířete se sevřela plocha o velikosti přibližně 6 cm x 5 cm. Na jeden bok každého zvířete se aplikovalo 100 μΐ testované látky a kontrolní látky (pouze vehikulum nebo formulace bez účinné látky) na druhý bok. Přibližně 15 minut po aplikaci se každé morče pět minut pozorovalo a během tohoto pozorování se zaznamenal počet pokusů zvířete dosáhnout obou boků, na které se aplikovala testovaná nebo kontrolní látka, úplným otočením hlavy. Pozorování trvající 5 minut se opakovala přibližně 30 minut, 1, 2, 3, 4, 5 a 6 hodin po aplikaci. K pozorování se použila videokamera s časovacím zařízením pro nastavení záznamu ve výše zmíněných časech. Odezvy se >

vypočetly jako rozdíl mezi počtem otočení hlavy k boku

01-2607-98 Ce • · * · · · ··· ·· · · · · · • · · · · · · · · « · • ··· · · · ··· ··· • · · · · · β · · ···· ·· ·· Α· ·· ·· ošetřenému testovanou látkou a otočením hlavy k boku, který byl ošetřen kontrolní látkou. Potenciální parestézické odezvy se kvalifikovaly na základě následující stupnice.

Průměrný počet otočení hlavy/doba pozorování <5

5-12

13-20

21-39 >40

Klasifikace odezvy prakticky bez odezvy nízká střední vysoká velmi vysoká

Výsledky toxikologických hodnocení jsou shrnuty v níže uvedené tabulce I.

Tabulka I

Kompozice	Podráždění oka	Podráždění	kůže
EC	střední/vážné	vážné
EC (ředěný)	(žádné)	(prakticky	žádné
Příklad 2	—	mírné
Příklad 3	žádné/střední	mírné
SR	střední	mírné

01-2607-98 Če

99

9 9 9

99 999 • · • * · • · · ·

Předcházející výsledky ukazují, že mikrokapslové kompozice podle vynálezu vykazují srovnatelnou biologickou účinnost s nezapouzdřenými kompozicemi, které obsahují stejnou účinnou složkou. Tyto výsledky ukazují, že přes své zapouzdření tyto kompozice relativně rychle uvolňují a zpřístupňují účinnou složku. Na druhé straně se dá říci, že kompozice podle vynálezu nesdílí vlastnosti nezapouzdřených produktů, které vyvolávají podráždění očí a kůže. Tato kombinace vlastností je překvapivá.

?V 371G-18

01-2607-98 Če

44

9 4

·· 999 4 44 44

4 4 4 4 4 4

4 « · 4 4 4

4 4 44 944 4 9 4

9 4 9 4 4

4 9 9 4 9 4 9

Claims

1. Způsob přípravy mikrokapslí, vyznačený tím, že zahrnuje (a) přípravu organické fáze, která obsahuje materiál nemísitelný s vodou, který se má zapouzdřit, aromatický diisokyanát a případně aromatický polyisokyanát obsahující tři isokyanátové skupiny nebo více isokyanátových skupin, přičemž hmotnostní poměr aromatického polyisokyanátu ku aromatickému diisokyanátu dosahuje přibližně 1:100 až 1:1,5; (b) zavedení organické fáze do vodné fáze, která obsahuje vodu, ochranný koloid a případně povrchově aktivní činidlo; (c) míchání za vysokého smykového namáhání za vzniku emulze typu „olej ve vodě, jejíž olejové kapky dosahují průměrné velikosti přibližně 1 až 5 mikrometrů; a (d) v případě nutnosti nastavení teploty a/nebo pH hodnoty emulze typu „olej ve vodě, v důsledku kterého dojde k mezifázové polymerní reakci, která vede ke vzniku polymočovinových mikrokapslí obsahujících organickou fázi.

2. Způsob podle nároku 1, že organická fáze neobsahuje třemi nebo více isokyanátovými

3. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, aromatický polyisokyanát se skupinami.

vyznačený tím, že organická fáze obsahuje > aromatický diisokyanát a

01-2607-98 Če ·· ·♦ ·· ···9 99 99

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 • 999 9 9 9 9 9 9 9

99 999 9 99 999999

9 9 9 9 9 9 9 9 9

9999 99 99 »9 99 99 aromatický polyisokyanát se třemi nebo více isokyanátovými skupinami.

4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že hmotnostní poměr aromatického diisokyanátu ku aromatickému polyisokyanátu se pohybuje přibližně od 1:50 do 1:10.

5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že průměrná velikost olejových kapiček dosahuje přibližně 2 až 4,5 mikrometrů.

6. Způsob podle některého z nároků 1 až 5, vyznačený tím, že aromatickým diisokyanátem je tolyendiisokyanát.

7. Způsob podle některého z nároků 1 nebo 3 až 6, vyznačený tím, že aromatickým polyisokyanátem j e polymethylenpolyfenylisokyanát.

8. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že aromatickým diisokyanátem je tolyendiisokyanát.

01-2607-98 Če • · · ·

49 94

4 4 4

9 4 9

944 444

4 9

4 4 4 4

9. Způsob podle některého z nároků 1 až 8, vyznačený tím, že zapouzdřený materiál obsahuje pyrethroidový insekticid.

44 94 49 • 4 4 4 4

4 9 44 4 · • · · 4 4 4

4 4 4 4 9 4

4444 44 44

10. Způsob podle některého z nároků 1 až 9, vyznačený tím, že zapouzdřený materiál obsahuje lambda-cyhalothrin.

11. Způsob podle některého z nároků 1 až 8, vyznačený tím, že zapouzdřený materiál obsahuje fluazifop-P-butyl.

12. Mikrokapsle vyrobené způsobem podle nároku 1.

13. Mikrokapsle vyrobené způsobem podle nároku 3.

14. Mikrokapsle vyrobené způsobem podle některého z nároků 1 až 11.