泡沫制劑和用于遞送的設(shè)備的制造方法
【專利說明】泡沬制劑和用于遞送的設(shè)備
[0001 ]本申請要求以下美國專利臨時申請序列號的優(yōu)先權(quán):2013年9月30日提交的61 / 884，369、2013年10月16日提交的61/891,729和2013年10月18日提交的61/893,003,其內(nèi)容 通過引用全文納入本文。
[0002] 本發(fā)明的主題領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)化學(xué)組合物和制劑領(lǐng)域，以及用于施加這種組合物和制劑的設(shè)備 和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 因為施加時所需的額外的運輸、處理和其它勞動力的量，許多種植者在種植時不 施加底肥、殺蟲劑或其它有益的農(nóng)業(yè)處理物。
[0005] 將活性成分施加到大田需要運輸大量的水。水通常由拖拉機來攜帶，其容量有限。
[0006] 此外，在一些區(qū)域中，沒有大量的水可用。許多農(nóng)業(yè)活性物作為噴霧施加到莊稼或 土壤，容易噴霧漂移，且不能精確地施加。通常將活性成分田間到儲罐，并與例如水的稀釋 劑混合，然后在田間或莊稼上噴霧?；钚猿煞挚蔀樵S多已知制劑類型中的一種，例如，乳液 濃縮物(EC)，可水分散的顆粒(WG)，微膠囊(ME)，或懸浮液濃縮物(SC)。稀釋之后，適于現(xiàn)在 已知的制劑和技術(shù)時，典型的施加速率可為約3-25加侖/英畝。因此，在典型速率下施加到 500英畝時需要1500-12,500加侖的液體。
[0007] 裝滿種子或其它產(chǎn)生植物的材料的拖拉機無法容納如此大體積的液體，因此種植 時肥料、殺蟲劑或其它處理物需要多次來回重新填充拖拉機的儲槽。與進行這些來回相比， 大多數(shù)的種植者偏好一次性裝載種子，并不間斷地種植一整天。雖然這節(jié)省了寶貴的種植 時間，但它使種植者在種植時不能施加肥料，殺蟲劑，或其它有益的農(nóng)業(yè)處理物。就時間、燃 料和設(shè)備而言，在種植以后施加處理需要額外的成本。如果種植者能一次性同時裝載種子 和肥料、殺蟲劑或其它有益的農(nóng)業(yè)處理物，并不間斷地種植同時施加種植時的處理，這將是 有益的。
[0008] 因此，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域需要新的技術(shù)來織布和施加農(nóng)業(yè)活性成分例如殺蟲劑，除草劑，殺 真菌劑，農(nóng)藥，肥料，和植物營養(yǎng)。具體來說，需要可降低處理田間的特定區(qū)域所需的農(nóng)業(yè)制 劑的體積的新進展。這包含增加給定體積農(nóng)業(yè)制劑的效率的進展，以及允許更精確地將農(nóng) 業(yè)制劑遞送到其可為最有效的區(qū)域的進展。這種高精確性、超低體積施加技術(shù)允許使用更 少量的活性成分和更少體積的水來覆蓋更大的區(qū)域。
[0009] 這得到更大的資源效率，以及為種植者帶來時間節(jié)省。這種技術(shù)還減少對可能浪 費或活性上有害的區(qū)域施加的活性成分量。這些技術(shù)還具有環(huán)境益處:通過減少施加的農(nóng) 業(yè)活性物的量，它們減少釋放進入環(huán)境的量。精確地施加農(nóng)業(yè)化學(xué)物還允許精確地設(shè)置致 死劑量，這有助于防止形成耐藥品系。
[0010] 本發(fā)明的主題概述
[0011]本發(fā)明的主題的目的和優(yōu)勢將在下文的說明書中描述，并將由此變得顯而易見， 且可通過實施本發(fā)明的主題來了解。本發(fā)明的主題的其它益處將通過在說明書和權(quán)利要求 以及附圖特別指出的方法和系統(tǒng)來實現(xiàn)和獲得。
[0012] 在一種實施方式中，本發(fā)明描述液體農(nóng)業(yè)制劑。該制劑包含農(nóng)業(yè)上活性成分，至少 一種發(fā)泡劑，和至少一種泡沫穩(wěn)定劑。根據(jù)該實施方式的一方面，該液體農(nóng)業(yè)制劑能在犁溝 (furrow)中以泡沫的形式來施加。農(nóng)業(yè)上活性成分可為農(nóng)藥，例如殺蟲劑，殺真菌劑，除草 劑，肥料，或其組合。在優(yōu)選的方面中，農(nóng)業(yè)上活性成分是殺蟲劑聯(lián)苯菊酯(bifenthrin)。在 該實施方式的另一方面中，發(fā)泡劑可為月桂基硫酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，或其組合。在該 實施方式的另一方面中，泡沫穩(wěn)定劑可為甘油，黃原膠(xanthan gum)，或其組合。
[0013] 在該實施方式的另一方面中，液體農(nóng)業(yè)制劑還包含分散劑和防腐劑。分散劑可為 烷基多聚葡萄糖苷。
[0014] 在該實施方式的優(yōu)選方面中，發(fā)泡劑是月桂基硫酸鈉，泡沫穩(wěn)定劑是甘油，且制劑 還包含十二烷基苯磺酸鈉和黃原膠。
[0015] 在該實施方式的另一方面中，可對液體農(nóng)業(yè)制劑進行發(fā)泡來形成農(nóng)業(yè)泡沫。所得 泡沫包含氣體以及先前實施方式的液體農(nóng)業(yè)制劑。在該實施方式的一方面中，該氣體是空 氣。在該實施方式的另一方面中，當(dāng)在犁溝內(nèi)給予到種子時，泡沫能提供到保護莊稼的效 果。在該實施方式的其它方面中，泡沫的膨脹系數(shù)可為15,25,40,50,60,70,80,90或100。在 另一方面中，泡沫的膨脹系數(shù)可為40-60。在該實施方式的另一方面中，農(nóng)業(yè)上活性成分以 下述形式存在于液體農(nóng)業(yè)制劑中：微乳液，水包油濃縮的乳液，懸浮液，懸浮液濃縮物，可乳 液化的濃縮物，或微膠囊。在該實施方式的優(yōu)選的方面中，農(nóng)業(yè)上活性成分是懸浮液濃縮物 的形式。在該實施方式的其它方面中，在兩年的時間尺度上，懸浮液濃縮物是穩(wěn)定的。
[0016] 在該實施方式的另一方面中，液體農(nóng)業(yè)制劑包含聯(lián)苯菊酯，且當(dāng)以小于或等于1加 侖/英畝的速率給予時具有殺蟲效果。
[0017] 在另一種實施方式中，本發(fā)明描述液體農(nóng)業(yè)制劑，其包含聯(lián)苯菊酯，甘油，烷基多 聚葡萄糖苷，磷酸酯，和烷基硫酸鹽。在該實施方式的其它方面中，液體農(nóng)業(yè)制劑包含的聯(lián) 苯菊酯的濃度是至少13%，17%，23%，或40。
[0018] 在該實施方式的其它方面中，烷基硫酸鹽是癸基硫酸鈉，且濃度是至少0.5%或 1.25%。又在該實施方式的其它方面中，磷酸酯是十三烷醇乙氧基化磷酸酯（tridecyl alcohol ethoxylated phosphate ester),且濃度是至少 1%,5%, 10%,或20%。 _9]附圖簡要說明
[0020] 結(jié)合附圖提供本文所述的主題的各種方面、特征和實施方式的詳細描述，下面將 簡要說明附圖。附圖只是說明性的，不必成比例繪制，為了清楚夸大了有些組件和特征。附 圖顯示了本發(fā)明的主題的各種方面和特征，并可全部地或部分地產(chǎn)生本發(fā)明的主題的一種 或多種實施方式或?qū)嵤├?br>[0021] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的示例性遞送系統(tǒng)的示意圖。
[0022] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的與遞送系統(tǒng)相聯(lián)的示例性儲槽混合系統(tǒng)示意 圖。
[0023] 圖3是可在遞送系統(tǒng)之內(nèi)利用的示例性注射混合系統(tǒng)的示意圖。
[0024] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的示例性泡沫混合腔室的分解透視圖。
[0025] 圖5是通過圖4的泡沫混合腔室的橫截面視圖。
[0026] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的另一種示例性泡沫混合腔室的分解透視圖。
[0027]圖7是通過圖6的泡沫混合腔室的透視圖。
[0028]圖8是通過圖6的泡沫混合腔室的橫截面視圖。
[0029] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的監(jiān)控裝置的透視圖。
[0030] 圖10是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的示例性排放噴嘴的透視圖。
[0031 ]圖11是圖10的排放噴嘴的側(cè)面正視圖。
[0032] 圖12是圖10的排放噴嘴的橫截面視圖。
[0033] 圖13-17圖形化顯示操作本發(fā)明的系統(tǒng)時可用的示例性速度和種植機寬度。
[0034] 示例性實施方式的詳述
[0035]下面詳細參考本發(fā)明主題的示例性實施方式，這些實施方式的例子在附圖中示 出。將結(jié)合系統(tǒng)的詳細描述來描述本發(fā)明的主題的方法和相應(yīng)的步驟。
[0036]本發(fā)明通過提供能在種植過程中進行發(fā)泡和在犁溝內(nèi)施加的制劑，滿足對超低體 積、高精確性施加農(nóng)業(yè)活性成分的需求。在本發(fā)明的至少一種方面中，本發(fā)明的可發(fā)泡的制 劑可以0.25-1.00加侖/英畝來施加，這比常規(guī)方法能起作用的體積小得多。使用典型濃度 和常規(guī)的基于土地的噴灑設(shè)備播灑噴涂農(nóng)業(yè)成分時，通常需要10-40加侖液體/英畝。與肥 料混合并作為液體在犁溝內(nèi)施加的農(nóng)業(yè)活性物質(zhì)通常需要約3-12加侖液體/英畝。其中將 包含農(nóng)業(yè)活性物質(zhì)的液體從設(shè)置在犁溝上方幾英寸的噴嘴噴灑入犁溝的T-帶施加通常需 要約3加侖/英畝。因此，本發(fā)明的可發(fā)泡的制劑顯著減少了需要通過拖拉機攜帶的液體的 體積。在一種實施方式中，泡沫的膨脹系數(shù)是10-100,優(yōu)選地15-80。在另一種實施方式中， 泡沫的膨脹系數(shù)可為40-60。
[0037] 表1:各種遞送方法所需的典型液體體積(4.6mph w/30〃排）
[0038]
[0039] a，b，c，d_用水稀釋時的制劑體積。e-當(dāng)稀釋的液體泡沫制劑充氣并膨脹25倍時泡 沫的體積。當(dāng)稀釋的液體泡沫制劑充氣并膨脹50倍時泡沫的體積。
[0040] 本發(fā)明的可發(fā)泡的制劑是適于在動態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生空氣泡沫的穩(wěn)定的水性組合物。 種植設(shè)備較大，從泡沫產(chǎn)生腔室到噴嘴存在較大的距離，通過該噴嘴將泡沫遞送到犁溝。為 了存在到在犁溝內(nèi)遞送，當(dāng)泡沫從泡沫產(chǎn)生腔室通過導(dǎo)管流動到噴嘴時必須是穩(wěn)定的。但 該流動的流體動力學(xué)可導(dǎo)致泡沫破滅。結(jié)果，在靜態(tài)時穩(wěn)定的泡沫不必然在流動通過導(dǎo)管 時也是穩(wěn)定的。類似地，在環(huán)境氣氛中產(chǎn)生的泡沫的特征可與在殼體(例如導(dǎo)管)之內(nèi)形成 的泡沫的特征顯著不同。
[0041] 當(dāng)通過如上所述的設(shè)備和相應(yīng)的方法形成和遞送時，由本發(fā)明的制劑產(chǎn)生的泡沫 是穩(wěn)定的。形成本發(fā)明的可發(fā)泡的制劑的另一因素是水質(zhì)量和其它環(huán)境條件的重要作用， 其影響由本發(fā)明的可發(fā)泡的制劑得到的泡沫的質(zhì)量。環(huán)境條件對農(nóng)場的影響是不受控的。 天氣可在較短的時間段內(nèi)從冷的潤濕條件變化到熱的干燥條件。可用的水來源可具有不同 的pH和硬度。本發(fā)明的可發(fā)泡的制劑在寬范圍的環(huán)境條件下產(chǎn)生可接受的泡沫。例如，本文 所述的可發(fā)泡的制劑以及用于布置這些可發(fā)泡的制劑的相關(guān)設(shè)備和方法不需要對系統(tǒng)（即 泡沫或設(shè)備)組件施加任何熱處理。這有利地降低了系統(tǒng)的設(shè)計復(fù)雜性、操作成本和能源需 求。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，如有需要，可方便地將加熱/冷卻能力結(jié) 合進入本發(fā)明。此外，可從噴嘴沉積或噴射本文所述的可發(fā)泡的制劑，該噴嘴緊靠犁溝設(shè) 置。出于示例性而非限制性目的，在示例性實施方式中，噴嘴可位于犁溝之內(nèi)，并與地面相 距約2-4英寸。將噴嘴設(shè)置成這么靠近犁溝是有益的，因為其抑制或消除因陣風(fēng)等造成的不 利的泡沫破滅和可發(fā)泡的制劑的散落。
[0042] 因為這種流動穩(wěn)定性，可在種植種子時，通過噴嘴直接在犁溝內(nèi)將由本發(fā)明的制 劑產(chǎn)生的泡沫施加到種子。這種直接地、精確地將活性成分施加到最需它們的地方進一步 減少了必須施加的活性成分的量，進一步減少了拖拉機上攜帶的重量。
[0043] 本發(fā)明的可發(fā)泡的制劑包含至少一種活性成分、至少一種發(fā)泡劑和至少一種泡沫 穩(wěn)定劑。應(yīng)指出，可發(fā)泡的制劑可包含多于一種的活性成分、發(fā)泡劑和/或泡沫穩(wěn)定劑?？稍?不稀釋的情況下制備和使用它們，或者可在使用之前用水稀釋它們?？赏ㄟ^在拖拉機上的 儲存槽中與水混合來稀釋制劑("儲槽混合"），在這些實施方式，可構(gòu)造制劑使得在混合(即 將水添加到制劑)之后混合物仍然是穩(wěn)定的。
[0044] 或者，可構(gòu)造制劑從而混合物在發(fā)泡之前需要攪拌，其中可通過位于儲罐之內(nèi)的 機械混合元件(未顯示）來提供攪拌。附加的或可選的，混合運動可通過拖拉機在地形上的 正常操作引起的振動和振蕩來提供。在其它實施方式中，可在栗吸到發(fā)泡腔室時在線地進 行制劑與水的混合。在示例性實施方式中，可在排放或噴射噴嘴上游的位置進行混合。
[0045] 此外，可將閥門（例如電磁閥）設(shè)置在混合物點（即，將水添加到制劑的地方）和排 放噴嘴之間的位置，其可用于按需打開和閉合導(dǎo)管。這可能是有利的，因為它允許間歇中斷 泡沫排放(例如在拖拉機超出種植/發(fā)泡區(qū)域的時間段中），而不干擾或減少制劑和水之間 充分相互作用所需的時間。換句話說，閥門可位于混合物點（即，將水添加到制劑的地方)下 游的一點，使得水有足夠的時間（和在導(dǎo)管之內(nèi)的長度)來與制劑相互作用，以產(chǎn)生所需的 泡沫一致性和特征。
[0046] 然后，閥門可如所需打開和關(guān)閉，以允許從噴嘴分配泡沫。當(dāng)閥門關(guān)閉時，拖拉機 可按需要移位而不浪費任何泡沫。泡沫在導(dǎo)管之內(nèi)保持處于"備用"模式，且準(zhǔn)備在閥門再 次打開時立即排放。因此，本文所述的系統(tǒng)將因泡沫不想要的排放(例如當(dāng)拖拉機移位時） 造成的浪費降低到最小，并將準(zhǔn)備泡沫用于排放所需的停留時間降低到最小（因為泡沫可 保持靠近噴嘴位置而不是在設(shè)置于上游的儲槽中）。
[0047] 可發(fā)泡的制劑的活性成分是農(nóng)業(yè)上適當(dāng)?shù)幕钚猿煞?，其可以懸浮液濃縮物或其它 適當(dāng)?shù)闹苿╊愋蛠碇苽?，且包含除草劑，殺蟲劑，殺真菌劑，和肥料或其組合?？砂l(fā)泡的制劑 中的活性成分的最終濃度可為〇. 1-6. OOlbs活性成分/加侖，0.75-4. OOlbs活性成分/加侖， 和優(yōu)選地〇. 75-2.00 lbs活性成分/加侖。
[0048] 適用于本發(fā)明的可發(fā)泡的制劑的活性成分包含下述：
[0049]殺蟲劑:A1)氨基甲酸酯類，其由下述組成:涕滅威、棉鈴?fù)?alanycarb)丙硫克百 威、西維因、呋喃丹、丁硫克百威(carbosulfan)、滅蟲威、滅多蟲，氨基乙二酰、抗姐威、殘殺 威和硫雙威（thiodicarb) ;A2)有機磷酸酯類，其由下述組成：乙酰甲胺磷、益棉磷 (82；[即1108-61：1171)、保棉磷（&2；[11口11081161：1171)、毒蟲畏、毒死蜱、甲基毒死蜱、甲基1059 (demeton-S-methy 1)、二嗪農(nóng)、敵敵畏/DDVP、百治磷、樂果、乙拌磷、乙硫磷、殺螟硫磷、倍硫 磷、異惡唑磷（isoxathion)、馬拉硫磷、甲胺磷(methamidaphos)、甲疏咪唑、速滅磷、久效 磷、氧樂果(oxymethoate)、甲基亞砜磷(oxydemeton-methyl)、對硫磷、甲基對硫磷、稻豐散 (phenthoate)、甲拌磷、伏殺硫磷(phosalone)、亞胺硫磷、磷胺、甲、喹硫磷(quinalphos)、 特丁硫磷、殺蟲威(1^1:瓜011101^;[即1108)、三唑磷、敵百蟲 ;43)環(huán)二稀有機氯化合物，例如硫 丹;A4)苯基吡唑（fiprole)類，其由下述組成：乙蟲腈(ethiprole)、氟蟲腈(f ipronil)、P比 嗪氟蟲腈(pyrafluprole)和啦啶氟蟲腈(pyriprole) ;A5)新煙堿類，其由下述組成：啶蟲 脒、噻蟲胺（chlothianidin)、咲蟲胺（dinotefuran)、P[t蟲啉、稀啶蟲胺噻