DE60102251T2

DE60102251T2 - Kompaktes 2,2-dibrom-3-nitrilo-propionamid

Info

Publication number: DE60102251T2
Application number: DE60102251T
Authority: DE
Inventors: Michael D Lupin; David 32159 Haifa FELDMAN
Original assignee: Bromine Compounds Ltd
Current assignee: Bromine Compounds Ltd
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: CA2421769A1; DE60102251D1; AU9585301A; AU2001295853B2; JP2004509943A; US8114905B2; ATE260887T1; EP1322600A1; CA2421769C; US20040054002A1; WO2002026699A1; US7524884B2; US20090202603A1; EP1322600B1; IL138771A0

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft kompaktierte Formen von 2,2-Dibrom-3-nitrilopropionamid (DBNPA), nämlich eine granulierte und/oder eine Tabletten- und/oder eine Brikett- und/oder eine Pelletform, die jeweils deutliche kommerzielle und technologische Vorteile gegenüber dem gleichen Material in der bekannten Pulverform besitzen.
Hintergrund der Erfindung
2,2-Dibrom-3-nitrilopropionamid (DBNPA) ist ein Biozid, das in der industriellen Wasserbehandlung, Kühlsystemen und Papiermühlen verwendet wird. DBNPA ist ein wirksames Biozid mit einer schnellen mikrobioziden Aktivität mit breitem Spektrum, insbesondere in Wassersystemen, die hohe organische Lasten enthalten.
Die derzeitige Hauptapplikation von DBNPA erfolgt als flüssige Formulierung, die ein Gemisch aus Wasser und einem organischen Lösemittel, wie einem Glykol (beispielsweise Polyethylenglykol (PEG), Dipropylenglykol (DPG), Ethylenglykol und dgl.), und anderen enthält. Der Wirkstoff (DBNPA) beträgt nur 5-25 % einer derartigen flüssigen Formulierung. Die Zugabe eines organischen Lösemittels ist zum Auflösen des relativ wasserunlöslichen DBNPA zu einer flüssigen Formulierung erforderlich.
Der Stand der Technik lehrt die Produktion von DBNPA als pulverförmiges Material, das zur Herstellung einer flüssigen oder festen Formulierung verwendet werden kann.
Mehrere Arten von Zusammensetzungen mit nachhaltiger Freisetzung, die DBNPA enthalten, wurden beschrieben:
1) Die EP 285 209 gibt eine feste antimikrobielle Zusammensetzung mit nachhaltiger Freisetzung (in Tablettenform) an, die 1 bis 90 Gew.-% an einem antimikrobiellen Mittel aus einem halogenierten Amid (das DBNPA umfasst), 10 bis 80 Gew.-% an einem hydrophilen Polymer, 0 bis 80 Gew.-% an einem Kompressionsmittel und 0 bis 10 Gew.-% an einem Formtrennmittel umfasst. Eine Zusammensetzung, die 40 % DBNPA, 30 % Methocel (wasserlösliches Cellulosepolymer), 27 CaHPO₄ (als Kompressionsmittel) und 3 % Stearinsäure umfasst, wurde speziell angegeben.
2) Die WO 98/25458 offenbart eine feste Tablette mit nachhaltiger Freisetzung, die aus DBNPA im Gemisch mit einem wasserlöslichen natürlich vorkommenden oder synthetischen Polymer besteht. Außer der Zugabe eines synthetischen Polymers zu der Formulierung ist die Tablette mit einem zusätzlichen wasserlöslichen Cellulosepolymer überzogen.
3) Die WO 99/18162 offenbart eine biozide Pulverbeschichtungszusammensetzung, die thermoplastische und/oder wärmehärtbare Harze auf der Basis von Epoxy-, Polyester-, Acryl- oder Polyurethanharzen umfasst. Das verwendete Biozid ist ein flüssiges biologisch aktives Material (das DBNPA umfasst) und/oder speziell ausgewählte feste biologisch aktive Materialien (beispielsweise feste Thiazin-thione, Thiolphthalimide und andere). Die Biozide werden mit den Pulverteilchen homogen gemischt oder verbunden.
Das Verfahren der Herstellung der bioziden Pulverbeschichtungszusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten der Pulverbeschichtungszusammensetzung in einem Vormischer gemischt werden, das Gemisch anschließend einem Extruder zugeführt wird, auf eine ausreichend hohe Temperatur, um den größten Teil der Hauptkomponenten zu schmelzen und zu mischen, erhitzt wird und zu einer festen Form abgekühlt wird.
4) Die EP 953 284 offenbart eine Zusammensetzung (in Tablettenform) zum Einbringen des DBNPA-Biozids in eine ein Ölfeld aufbrechende Flüssigkeit, die Brausemittel, wie Natriumbicarbonat, Citronensäure und Borax, umfasst. Die Zusammensetzung umfasst etwa 35-65 % DBNPR, etwa 15-28 Natriumcarbonat, 15-27 % Citronensäure und bis zu etwa 20 Borax.
5) Die EP 954 966 gibt Zusammensetzungen mit gesteuerter Freisetzung an, die eine biologisch aktive Verbindung, die DBNPR umfasst, und ein Hydroxystyrolpolymer (beispielsweise ein Hydroxystyrolhomopolymer, Methylhydroxystyrolhomopolymer, Halogenhydroxystyrolhomopolymer und deren Copolymere) umfassen. Das Gewichtsverhältnis von DBNPR zu dem Polymer beträgt 0,1:99,9 bis 95:5.
Der obige Stand der Technik betrifft Formulierungen mit nachhaltiger Freisetzung (einschließlich solcher in Tablettenform), die verschiedene Zusatzstoffe, wie eine polymere Matrix, Bindemittel und Kompressionsmittel, in signifikanter Menge enthalten. Jedoch wurde keine freie DBNPA-Verbindung in kompaktierter Form bisher verwendet und/oder in der Literatur beschrieben. Die Fähigkeit, nahezu den Nettogehalt an dem aktiven kompaktierten Material bereitzustellen (beispielsweise in einer Tabletten-, granulierten, Pellet- oder Brikettform) ist ganz sicher ein signifikanter Vorteil.
Die Handhabung des existierenden pulverförmigen festen Materials von DBNPA erfordert strenge Sicherheitsvorkeh rungen aufgrund der gefährlichen Natur dieses Biozids, insbesondere in feinpulverisierter Form.
Ein weiteres Problem im Hinblick auf die Applikation von pulverförmigem DBNPA ist die Neigung des Pulvers, sich zusammenzuballen, wobei Klumpen und ein massiges Material gebildet werden. Dieses Phänomen verringert die Fließfähigkeit des Produkts und verursacht Handhabungs- und Sicherheitsprobleme.
Im Hinblick auf diese Nachteile von pulverförmigem DBNPA besteht Bedarf an einem sichereren, leichter zu handhabenden und benutzerfreundlichen verdichteten teilchenförmigen DBNPA. Dieses DBNPA sollte von dem Phänomen des Zusammenballens frei sein. Wie im vorhergehenden angegeben wurde, besitzen die einschlägig bekannten verdichteten Formen den beträchtlichen Nachteil, dass sie die Zugabe von Bindemitteln und Füllstoffen erfordern, um geeignete feste Formen des Biozids zu erhalten. Daher liefern einschlägig bekannte kompaktierte Formen nicht den Nettogehalt oder nahezu Nettogehalt an aktivem Material in der Tabletten-, granulierten, Brikett- oder Pelletform. Es wurde nun ermittelt, dass die Herstellung kompaktierter Formen von DBNPA möglich ist, die eine ausreichende Festigkeit aufweisen und eine langsame Freisetzung des aktiven Materials in das Wasser ergeben, ohne dass sie ihre kompaktierte Natur verlieren. Es wurde ferner überraschenderweise ermittelt, dass es möglich ist, kompaktierte Formen dieses Biozids ohne die Verwendung eines Bindemittels oder Füllstoffs herzustellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von kompaktierten DBNPA-Teilchen in granulierter und/oder Tabletten- und/oder Brikett- und/oder Pelletform. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung von kompaktierten DBNPA-Teilchen mit einem Durchmesser von größer als 0,5 mm ohne Zusatz eines Bindemittels, Füll stoffs oder Zusatzstoffs. Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von kompaktierten DBNPA-Teilchen, die 0 bis etwa 3 Gew.-% Wasser enthalten. Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines sich nicht zusammenballenden DBNPA.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein im wesentlichen reines kompaktiertes 2,2-Dibrom-3-nitrilopropionamid (DBNPA) in granulierter und/oder Tabletten- und/oder Brikett- und/oder Pelletform bereit. Ein Verfahren zur Herstellung dieses im wesentlichen reinen kompaktierten DBNPA wird ebenfalls bereitgestellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine Hauptausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Gewinnung von trocken kompaktiertem DBNPA in entweder granulierter und/oder Tabletten- und/oder Brikett- und/oder Pelletform.
Es sollte jedoch betont werden, dass, wie dies einem Fachmann klar ist, die tatsächliche Form der kompaktierten oder verdichteten Form kein wichtiger Parameter ist und jede erhaltbare Form im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegt.
Die kompaktierten DBNPA-Teilchen der vorliegenden Erfindung vermeiden die im vorhergehenden genannten Nachteile von pulverförmigem DBNPA und bieten ein sichereres Material, das leicht zu handhaben ist, benutzerfreundlich ist und gleichzeitig die hohe Ansprüche stellenden Umweltanforderungen, die für jeden Modus einer Biozidapplikation bestehen, erfüllt. Das kompaktierte DBNPA kann zur Herste lung einer flüssigen Formulierung mit verschiedenen Lösemitteln oder zur Erzeugung einer frischen wässrigen Biozidlösung an Ort und Stelle verwendet werden.
Die Applikation des kompaktierten DBNPA gemäß der vorliegenden Erfindung weist mehrere Vorteile auf:

a) Die Verwendung eines konzentrierten festen Biozids (>95 Gew.-% aktives Material) und die Vermeidung eines organischen Lösemittels, das als Colösemittel zur Herstellung einer wässrigen Formulierung erforderlich ist.
b) Eine Vereinfachung der Arbeitsweise und eine Minimierung der Handhabung, was zu einem geringeren Einwirken des schädlichen Biozids auf den Benutzer führt.
c) Eine erhöhte logistische Effizienz und Minimierung der Umweltverschmutzung.

Gemäß der Erfindung wurde ermittelt, dass pulverförmiges DBNPA (beispielsweise 98 Gew.-% an aktivem Material) in einem trockenen Prozess ohne die Zugabe eines Bindemittels kompaktiert werden kann, wobei ein Produkt in entweder Tabletten- und/oder granulierter und/oder Brikett- und/oder Pelletform erhalten wird.
Gemäß der Erfindung ergibt das Verfahren zur Kompaktierung von pulverförmigem DBNPA Tabletten hoher Qualität mit einem mäßigen Druck von 1300 kg/cm². Insbesondere ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass DBNPA mit einem Druck von mindestens 500 kg/cm² komprimiert wird, wobei ein kompaktiertes DBNPA-Pellet oder eine kompaktierte DBNPA-Tablette erhalten wird. Vorzugsweise beträgt der verwendete Druck zwischen etwa 1000 und 2000 kg/cm². So beträgt beispielsweise die unter einem Kompaktierungsdruck von 1500 kg/cm² (2,1 g/cm³) erhaltene Dichte 88 % der theoretischen Dichte von DBNPA.
Bevorzugte kompaktierte biozide Produkte der vorliegenden Erfindung sind diejenigen, die mindestens 97 Gew.-% DBNPA und zwischen 0 und etwa 3 Gew.-% Wasser und/oder einen inerten Bestandteil umfassen.
Die folgenden Beispiele sind nur zur Erläuterung der Erfindung angegeben und sollen den Umfang der Erfindung in keinster Weise beschränken.
Beispiele
1. Herstellung von DBNPA-Pellets
Pulverförmiges DBNPA wurde getrocknet und unter Verwendung einer hydraulischen Presse mit drei unterschiedlichen Druckniveaus: 500, 1000 und 1500 kg/cm² unter Verwendung einer Wolframcarbid-Zylinderform eines Durchmessers von 1,8 cm kompaktiert. Die Kompaktierung wurde unter Verwendung von trockenem Pulver und einem Pulver, das durch die Zugabe von 2 Gew.-% H₂O angefeuchtet wurde, durchgeführt. Das Verhältnis Höhe/Durchmesser des zylindrischen Pellets beträgt etwa 1.
Jedes Pellet wurde getestet, um dessen Dichte und Zerkleinerungsfestigkeit (Crushing Strength, CS) zu bestimmen. Die Dichte der Kompaktform wurde durch Ermitteln von deren Dimensionen und Gewicht bestimmt. Die CS wurde durch einen Standardkompressionstest ermittelt. Proben, die durch die Zugabe von 2 Gew.-% H₂O angefeuchtet waren, wurden bei 105 °C 2 h getrocknet, bevor die Dichte und CS ermittelt wurden. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 1 angegeben. Die CS von kompaktiertem DBNPA, das noch 2 Gew.-H₂O enthielt, betrug 28, 44 und 70 kg/cm² für die Kom paktierungsdrücke von 500, 1000 bzw. 1500 kg/cm².
Tabelle 1
2. Verfahren zur Tablettierung von pulverförmigem DBNPAN (Labormaßstab)
Pulver, das mindestens 98 Gew.-% 2,2-Dibrom-3-nitrilopropionamid (DBNPA) enthielt, wurde zu getrennten Portionen von jeweils etwa 3 g abgewogen, und die Portionen wurden individuell in einer hydraulischen Presse mit einem Einzelaktionsformwerkzeug tablettiert. Das Formwerkzeug besaß einen Durchmesser von 18 mm und der angelegte Druck betrug 500 psi, äquivalent zu 1300 kg/cm². Die Tabletten wurden in individuellen Polyethylenbeuteln für weitere Messungen versiegelt.
Die Tabletten wurden gewogen und ihre Dicke wurde zur Berechnung von deren Dichte gemessen. Die Zerkleinerungsfestigkeit wurde im Diametralmodus mit einem Chatillon Digital Force Gauge (DFG-50) mit einer Maximalkraft von 25 kg bestimmt. Insgesamt 40 Tabletten wurden gemessen, und die Mittelwerte der Bestimmungen sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2: Physikalische Eigenschaften der DBNPA-Tabletten
Die statische Auflöserate der DBNPA-Tabletten wurde als 0,15 g/h ±0,04 nach dem "Verfahren der Gewichtsabnahme des Feststoffs" bestimmt.
3. Verfahren zur Tablettierung von pulverförmigem DBNPA (Scale-up)
Ein Scale-up des Labortablettierungsverfahrens wurde in der Anlage eines Tablettenherstellers durchgeführt, wobei 200 kg Tabletten aus Pulver, das mindestens 98 Gew.-% DBNPA enthielt, produziert wurden.
Das Tablettierungsverfahren wurde unter Verwendung einer Rotations-Mehrfachformentablettiervorrichtung mit einem Formwerkzeugdurchmesser von 14 mm mit einem automatischen Zufuhrsystem durchgeführt. Es wurden keine Probleme mit dem Einfüllen von bis zu 250-300 Tabletten/min beobachtet. Spezielle Kompressionskraft: 1500-2000 kg/cm².
Die von dem Scale-up-Verfahren erhaltenen DBNPA-Tabletten wurden geprüft und mit den im Verfahren des Labormaßstabs erhaltenen verglichen (Tabelle 3).
Tabelle 3: Physikalische Eigenschaften der DBNPA-Tabletten
Die während des Scale-up-Verfahrens produzierten Tabletten wiesen einen kleineren Durchmesser und eine größere Dicke als die im Labormaßstab produzierten auf, jedoch war das durchschnittliche Gewicht das gleiche. Die Dichte der Tabletten aus dem Scale-up-Verfahren war etwas niedriger, jedoch war die Zerkleinerungsfestigkeit 10 % höher. Die statische Auflöserate der DBNPA-Tabletten wurde als 0,14 ±0,03 g/h nach dem "Verfahren der Gewichtsabnahme des Feststoffs" bestimmt. Dieses Ergebnis ist sehr ähnlich der Auflöserate, die für die Tabletten, die im Labor hergestellt wurden, ermittelt wurde (0,15 ±0,04 g/h).
4. Verfahren zur Granulierung von pulverförmigem DBNPA (Kompaktierung/Granulierung)
Die Produktion von granuliertem DBNPA durch das Kompaktierungs/Granulierungsverfahren wurde unter Verwendung einer kleinen Laborkompaktierungsvorrichtung WP 50 mit einem einzigen 5-mm-Sieb, das im Zerkleinerungssystem installiert war, durchgeführt. Pulver, das mindestens 98 Gew.-% DBNPA enthielt, wurde verwendet. Die Kompaktierung des Pulvers zu Flocken und das anschließende Zerkleinern zu Granulatkörnchen von ⁓5 mm verlief glatt und das Material wurde gesiebt. 11,5 kg von Granulatkörnchen von 2–5 mm wurden hergestellt. Die Zufuhrrate betrug 110 kg/h. Das DBNPA kompaktierte gut, ohne die Hilfe eines Bindemittels, und es wurden Granulatkörnchen hoher Qualität erhalten.

Claims

Kompaktiertes 2,2-Dibrom-3-nitrilopropionamid (DBNPA) in einer granulierten und/oder Tabletten- und/oder Brikett- und/oder Pelletform, frei von Bindemitteln und/oder Füllstoffen.
Kompaktiertes granuliertes DBNPA gemäß Anspruch 1, das aus Granulatkörnchen mit einem Durchmesser von größer als 0,5 mm besteht.
Kompaktiertes DBNPA gemäß Anspruch 1, das 0 bis 3 Gew.-% Wasser umfasst.
Kompaktiertes DBNPA gemäß Anspruch 1, das 0 bis 5 Gew.-% inerte Bestandteile umfasst.
Kompaktiertes DBNPA gemäß Anspruch 1, das mehr als 95 Gew.-% aktives Material enthält.
Kompaktiertes DBNPA gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Verwendung als Biozid.
Kompaktiertes DBNPA gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Verwendung als Wirkstoff in einer bioziden Zusammensetzung.
Kompaktiertes DBNPA gemäß Anspruch 1 in Tablettenform zur Verwendung als Biozid.
Kompaktiertes DBNPA in Tablettenform gemäß Anspruch 8 zur Verwendung als Wirkstoff in einer bioziden Zusam mensetzung.
Kompaktiertes DBNPA gemäß Anspruch 1, das mindestens 97 Gew.-% DBNPA und zwischen 0 und 3 Gew.-% an Wasser und/oder einem inerten Bestandteil enthält.
Verfahren zur Herstellung von kompaktiertem DBNPA gemäß Anspruch 1, das die Stufe der Umwandlung von pulverförmigem DBNPA in das kompaktierte DBNPA ohne das Zugeben von Bindemitteln und/oder Füllstoffen umfasst.
Verfahren zur Herstellung von kompaktiertem tablettenförmigem DBNPA gemäß Anspruch 11, das die Stufe der Umwandlung von pulverförmigem DBNPA in tablettenförmiges DBNPA umfasst.
Verfahren zur Herstellung von kompaktiertem granuliertem DBNPA gemäß Anspruch 11, das die Stufe der Umwandlung von pulverförmigem DBNPA in granuliertes DBNPA umfasst.
Verfahren zur Herstellung von kompaktiertem tablettenförmigem DBNPA gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass DBNPA mit einem Druck von mindestens 500 kg/cm² komprimiert wird, wobei ein kompaktiertes DBNPA-Produkt erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Druck zwischen 1000 und 2000 kg/cm² beträgt.