泡沫制剂和用于递送的设备的制造方法
【专利说明】泡沬制剂和用于递送的设备
[0001 ]本申请要求以下美国专利临时申请序列号的优先权: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,其内容 通过引用全文纳入本文。
[0002] 本发明的主题领域
[0003] 本发明涉及农业化学组合物和制剂领域，以及用于施加这种组合物和制剂的设备 和方法。
【背景技术】
[0004] 因为施加时所需的额外的运输、处理和其它劳动力的量，许多种植者在种植时不 施加底肥、杀虫剂或其它有益的农业处理物。
[0005] 将活性成分施加到大田需要运输大量的水。水通常由拖拉机来携带，其容量有限。
[0006] 此外，在一些区域中，没有大量的水可用。许多农业活性物作为喷雾施加到庄稼或 土壤，容易喷雾漂移，且不能精确地施加。通常将活性成分田间到储罐，并与例如水的稀释 剂混合，然后在田间或庄稼上喷雾。活性成分可为许多已知制剂类型中的一种，例如，乳液 浓缩物(EC)，可水分散的颗粒(WG)，微胶囊(ME)，或悬浮液浓缩物(SC)。稀释之后，适于现在 已知的制剂和技术时，典型的施加速率可为约3-25加仑/英亩。因此，在典型速率下施加到 500英亩时需要1500-12,500加仑的液体。
[0007] 装满种子或其它产生植物的材料的拖拉机无法容纳如此大体积的液体，因此种植 时肥料、杀虫剂或其它处理物需要多次来回重新填充拖拉机的储槽。与进行这些来回相比， 大多数的种植者偏好一次性装载种子，并不间断地种植一整天。虽然这节省了宝贵的种植 时间，但它使种植者在种植时不能施加肥料，杀虫剂，或其它有益的农业处理物。就时间、燃 料和设备而言，在种植以后施加处理需要额外的成本。如果种植者能一次性同时装载种子 和肥料、杀虫剂或其它有益的农业处理物，并不间断地种植同时施加种植时的处理，这将是 有益的。
[0008] 因此，农业领域需要新的技术来织布和施加农业活性成分例如杀虫剂，除草剂，杀 真菌剂，农药，肥料，和植物营养。具体来说，需要可降低处理田间的特定区域所需的农业制 剂的体积的新进展。这包含增加给定体积农业制剂的效率的进展，以及允许更精确地将农 业制剂递送到其可为最有效的区域的进展。这种高精确性、超低体积施加技术允许使用更 少量的活性成分和更少体积的水来覆盖更大的区域。
[0009] 这得到更大的资源效率，以及为种植者带来时间节省。这种技术还减少对可能浪 费或活性上有害的区域施加的活性成分量。这些技术还具有环境益处:通过减少施加的农 业活性物的量，它们减少释放进入环境的量。精确地施加农业化学物还允许精确地设置致 死剂量，这有助于防止形成耐药品系。
[0010] 本发明的主题概述
[0011]本发明的主题的目的和优势将在下文的说明书中描述，并将由此变得显而易见， 且可通过实施本发明的主题来了解。本发明的主题的其它益处将通过在说明书和权利要求 以及附图特别指出的方法和系统来实现和获得。
[0012] 在一种实施方式中，本发明描述液体农业制剂。该制剂包含农业上活性成分，至少 一种发泡剂，和至少一种泡沫稳定剂。根据该实施方式的一方面，该液体农业制剂能在犁沟 (furrow)中以泡沫的形式来施加。农业上活性成分可为农药，例如杀虫剂，杀真菌剂，除草 剂，肥料，或其组合。在优选的方面中，农业上活性成分是杀虫剂联苯菊酯(bifenthrin)。在 该实施方式的另一方面中，发泡剂可为月桂基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠，或其组合。在该 实施方式的另一方面中，泡沫稳定剂可为甘油，黄原胶(xanthan gum)，或其组合。
[0013] 在该实施方式的另一方面中，液体农业制剂还包含分散剂和防腐剂。分散剂可为 烷基多聚葡萄糖苷。
[0014] 在该实施方式的优选方面中，发泡剂是月桂基硫酸钠，泡沫稳定剂是甘油，且制剂 还包含十二烷基苯磺酸钠和黄原胶。
[0015] 在该实施方式的另一方面中，可对液体农业制剂进行发泡来形成农业泡沫。所得 泡沫包含气体以及先前实施方式的液体农业制剂。在该实施方式的一方面中，该气体是空 气。在该实施方式的另一方面中，当在犁沟内给予到种子时，泡沫能提供到保护庄稼的效 果。在该实施方式的其它方面中，泡沫的膨胀系数可为15,25,40,50,60,70,80,90或100。在 另一方面中，泡沫的膨胀系数可为40-60。在该实施方式的另一方面中，农业上活性成分以 下述形式存在于液体农业制剂中：微乳液，水包油浓缩的乳液，悬浮液，悬浮液浓缩物，可乳 液化的浓缩物，或微胶囊。在该实施方式的优选的方面中，农业上活性成分是悬浮液浓缩物 的形式。在该实施方式的其它方面中，在两年的时间尺度上，悬浮液浓缩物是稳定的。
[0016] 在该实施方式的另一方面中，液体农业制剂包含联苯菊酯，且当以小于或等于1加 仑/英亩的速率给予时具有杀虫效果。
[0017] 在另一种实施方式中，本发明描述液体农业制剂，其包含联苯菊酯，甘油，烷基多 聚葡萄糖苷，磷酸酯，和烷基硫酸盐。在该实施方式的其它方面中，液体农业制剂包含的联 苯菊酯的浓度是至少13%，17%，23%，或40。
[0018] 在该实施方式的其它方面中，烷基硫酸盐是癸基硫酸钠，且浓度是至少0.5%或 1.25%。又在该实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),且浓度是至少 1%,5%, 10%,或20%。 _9]附图简要说明
[0020] 结合附图提供本文所述的主题的各种方面、特征和实施方式的详细描述，下面将 简要说明附图。附图只是说明性的，不必成比例绘制，为了清楚夸大了有些组件和特征。附 图显示了本发明的主题的各种方面和特征，并可全部地或部分地产生本发明的主题的一种 或多种实施方式或实施例。
[0021] 图1是根据本发明一个实施方式的示例性递送系统的示意图。
[0022] 图2是根据本发明一个实施方式的与递送系统相联的示例性储槽混合系统示意 图。
[0023] 图3是可在递送系统之内利用的示例性注射混合系统的示意图。
[0024] 图4是根据本发明的实施方式的示例性泡沫混合腔室的分解透视图。
[0025] 图5是通过图4的泡沫混合腔室的横截面视图。
[0026] 图6是根据本发明的实施方式的另一种示例性泡沫混合腔室的分解透视图。
[0027]图7是通过图6的泡沫混合腔室的透视图。
[0028]图8是通过图6的泡沫混合腔室的横截面视图。
[0029] 图9是根据本发明的实施方式的监控装置的透视图。
[0030] 图10是根据本发明的实施方式的示例性排放喷嘴的透视图。
[0031 ]图11是图10的排放喷嘴的侧面正视图。
[0032] 图12是图10的排放喷嘴的横截面视图。
[0033] 图13-17图形化显示操作本发明的系统时可用的示例性速度和种植机宽度。
[0034] 示例性实施方式的详述
[0035]下面详细参考本发明主题的示例性实施方式，这些实施方式的例子在附图中示 出。将结合系统的详细描述来描述本发明的主题的方法和相应的步骤。
[0036]本发明通过提供能在种植过程中进行发泡和在犁沟内施加的制剂，满足对超低体 积、高精确性施加农业活性成分的需求。在本发明的至少一种方面中，本发明的可发泡的制 剂可以0.25-1.00加仑/英亩来施加，这比常规方法能起作用的体积小得多。使用典型浓度 和常规的基于土地的喷洒设备播洒喷涂农业成分时，通常需要10-40加仑液体/英亩。与肥 料混合并作为液体在犁沟内施加的农业活性物质通常需要约3-12加仑液体/英亩。其中将 包含农业活性物质的液体从设置在犁沟上方几英寸的喷嘴喷洒入犁沟的T-带施加通常需 要约3加仑/英亩。因此，本发明的可发泡的制剂显著减少了需要通过拖拉机携带的液体的 体积。在一种实施方式中，泡沫的膨胀系数是10-100,优选地15-80。在另一种实施方式中， 泡沫的膨胀系数可为40-60。
[0037] 表1:各种递送方法所需的典型液体体积(4.6mph w/30〃排）
[0038]
[0039] a，b，c，d_用水稀释时的制剂体积。e-当稀释的液体泡沫制剂充气并膨胀25倍时泡 沫的体积。当稀释的液体泡沫制剂充气并膨胀50倍时泡沫的体积。
[0040] 本发明的可发泡的制剂是适于在动态系统中产生空气泡沫的稳定的水性组合物。 种植设备较大，从泡沫产生腔室到喷嘴存在较大的距离，通过该喷嘴将泡沫递送到犁沟。为 了存在到在犁沟内递送，当泡沫从泡沫产生腔室通过导管流动到喷嘴时必须是稳定的。但 该流动的流体动力学可导致泡沫破灭。结果，在静态时稳定的泡沫不必然在流动通过导管 时也是稳定的。类似地，在环境气氛中产生的泡沫的特征可与在壳体(例如导管)之内形成 的泡沫的特征显著不同。
[0041] 当通过如上所述的设备和相应的方法形成和递送时，由本发明的制剂产生的泡沫 是稳定的。形成本发明的可发泡的制剂的另一因素是水质量和其它环境条件的重要作用， 其影响由本发明的可发泡的制剂得到的泡沫的质量。环境条件对农场的影响是不受控的。 天气可在较短的时间段内从冷的润湿条件变化到热的干燥条件。可用的水来源可具有不同 的pH和硬度。本发明的可发泡的制剂在宽范围的环境条件下产生可接受的泡沫。例如，本文 所述的可发泡的制剂以及用于布置这些可发泡的制剂的相关设备和方法不需要对系统（即 泡沫或设备)组件施加任何热处理。这有利地降低了系统的设计复杂性、操作成本和能源需 求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，如有需要，可方便地将加热/冷却能力结 合进入本发明。此外，可从喷嘴沉积或喷射本文所述的可发泡的制剂，该喷嘴紧靠犁沟设 置。出于示例性而非限制性目的，在示例性实施方式中，喷嘴可位于犁沟之内，并与地面相 距约2-4英寸。将喷嘴设置成这么靠近犁沟是有益的，因为其抑制或消除因阵风等造成的不 利的泡沫破灭和可发泡的制剂的散落。
[0042] 因为这种流动稳定性，可在种植种子时，通过喷嘴直接在犁沟内将由本发明的制 剂产生的泡沫施加到种子。这种直接地、精确地将活性成分施加到最需它们的地方进一步 减少了必须施加的活性成分的量，进一步减少了拖拉机上携带的重量。
[0043] 本发明的可发泡的制剂包含至少一种活性成分、至少一种发泡剂和至少一种泡沫 稳定剂。应指出，可发泡的制剂可包含多于一种的活性成分、发泡剂和/或泡沫稳定剂。可在 不稀释的情况下制备和使用它们，或者可在使用之前用水稀释它们。可通过在拖拉机上的 储存槽中与水混合来稀释制剂("储槽混合"），在这些实施方式，可构造制剂使得在混合(即 将水添加到制剂)之后混合物仍然是稳定的。
[0044] 或者，可构造制剂从而混合物在发泡之前需要搅拌，其中可通过位于储罐之内的 机械混合元件(未显示）来提供搅拌。附加的或可选的，混合运动可通过拖拉机在地形上的 正常操作引起的振动和振荡来提供。在其它实施方式中，可在栗吸到发泡腔室时在线地进 行制剂与水的混合。在示例性实施方式中，可在排放或喷射喷嘴上游的位置进行混合。
[0045] 此外，可将阀门（例如电磁阀）设置在混合物点（即，将水添加到制剂的地方）和排 放喷嘴之间的位置，其可用于按需打开和闭合导管。这可能是有利的，因为它允许间歇中断 泡沫排放(例如在拖拉机超出种植/发泡区域的时间段中），而不干扰或减少制剂和水之间 充分相互作用所需的时间。换句话说，阀门可位于混合物点（即，将水添加到制剂的地方)下 游的一点，使得水有足够的时间（和在导管之内的长度)来与制剂相互作用，以产生所需的 泡沫一致性和特征。
[0046] 然后，阀门可如所需打开和关闭，以允许从喷嘴分配泡沫。当阀门关闭时，拖拉机 可按需要移位而不浪费任何泡沫。泡沫在导管之内保持处于"备用"模式，且准备在阀门再 次打开时立即排放。因此，本文所述的系统将因泡沫不想要的排放(例如当拖拉机移位时） 造成的浪费降低到最小，并将准备泡沫用于排放所需的停留时间降低到最小（因为泡沫可 保持靠近喷嘴位置而不是在设置于上游的储槽中）。
[0047] 可发泡的制剂的活性成分是农业上适当的活性成分，其可以悬浮液浓缩物或其它 适当的制剂类型来制备，且包含除草剂，杀虫剂，杀真菌剂，和肥料或其组合。可发泡的制剂 中的活性成分的最终浓度可为〇. 1-6. OOlbs活性成分/加仑，0.75-4. OOlbs活性成分/加仑， 和优选地〇. 75-2.00 lbs活性成分/加仑。
[0048] 适用于本发明的可发泡的制剂的活性成分包含下述：
[0049]杀虫剂:A1)氨基甲酸酯类，其由下述组成:涕灭威、棉铃威(alanycarb)丙硫克百 威、西维因、呋喃丹、丁硫克百威(carbosulfan)、灭虫威、灭多虫，氨基乙二酰、抗姐威、残杀 威和硫双威（thiodicarb) ;A2)有机磷酸酯类，其由下述组成：乙酰甲胺磷、益棉磷 (82；[即1108-61：1171)、保棉磷（&2；[11口11081161：1171)、毒虫畏、毒死蜱、甲基毒死蜱、甲基1059 (demeton-S-methy 1)、二嗪农、敌敌畏/DDVP、百治磷、乐果、乙拌磷、乙硫磷、杀螟硫磷、倍硫 磷、异恶唑磷（isoxathion)、马拉硫磷、甲胺磷(methamidaphos)、甲疏咪唑、速灭磷、久效 磷、氧乐果(oxymethoate)、甲基亚砜磷(oxydemeton-methyl)、对硫磷、甲基对硫磷、稻丰散 (phenthoate)、甲拌磷、伏杀硫磷(phosalone)、亚胺硫磷、磷胺、甲、喹硫磷(quinalphos)、 特丁硫磷、杀虫威(1^1:瓜011101^;[即1108)、三唑磷、敌百虫 ;43)环二稀有机氯化合物，例如硫 丹;A4)苯基吡唑（fiprole)类，其由下述组成：乙虫腈(ethiprole)、氟虫腈(f ipronil)、P比 嗪氟虫腈(pyrafluprole)和啦啶氟虫腈(pyriprole) ;A5)新烟碱类，其由下述组成：啶虫 脒、噻虫胺（chlothianidin)、咲虫胺（dinotefuran)、P[t虫啉、稀啶虫胺噻