Способы получения гранулированных препаратов для борьбы с сорняками, имеющих улучшенное распределение сельскохозяйственно-активных веществ в их покрытии
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Проводят распыление через насадку мелкодисперсных капель расплавленной жидкости, не содержащей растворитель, или жидкого раствора, содержащего по меньшей мере одно сельскохозяйственно-активное вещество. Распыление производят на поверхность гранул со скоростью осаждения, достаточной для образования на их поверхности покрытия такой толщины, которая обеспечит практически полное растворение активного вещества на грануле в природной влаге, присутствующей на листьях обрабатываемых гранулами сорняков, и его абсорбцию ими. Изобретение позволяет повысить эффективность применения гербицидов. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.
Предпосылки изобретения
Область изобретения
В целом настоящее изобретение относится к способам получения гранулированных препаратов для борьбы с сорняками и, в частности, к способам улучшения распределения сельскохозяйственно-активных веществ на поверхности таких гранулированных препаратов.
Уровень техники
Гранулированные препараты для борьбы с сорняками известны в промышленном производстве семян для газонов, где используются системные гербициды, такие как 2,4-D и MCPP-p, предназначенные для нанесения на некорневую часть широколистных видов сорняков с более поздней всхожестью, например одуванчиков, в целях их уничтожения. Активные вещества, используемые при получении данных препаратов, в основном наносятся на инертные носители или гранулы удобрений в виде жидкого раствора или порошка твердого вещества. Содержание активного вещества (АВ), нанесенного на гранулированный материал, обычно определяется удельной массовой долей (в процентах) от общей массы препарата. Обычно полученный гранулированный материал затем наносится на обрабатываемые сорняки с помощью разбрасывателя, например разбросной сеялки, в результате чего гранулы распределяются по поверхности сорняков таким образом, чтобы отдельные гранулы или частицы прилипли к влажным листьям для того, чтобы активное вещество (АВ) растворилось и таким образом проникло в клетки сорняка, и растение погибло.
Когда в однородном образце типичного препарата для борьбы с сорняками определяют содержание активного вещества (АВ), основная цель анализа - определить процентное содержание этого вещества по отношению к общей массе. Однако распределение активного вещества (АВ) по поверхности гранул обычно не оценивается и не регулируется.
В результате отсутствия такого регулирования распределения некоторые гранулы имеют покрытие из активного вещества (АВ) толщины и/или концентрации большей, чем может быть растворена имеющейся влагой, которая в большинстве случаев представляет собой утреннюю росу. В литературе приводятся данные, что при умеренном выпадении утренней росы в весенний период количество воды составляет в среднем 30 мг/см2, при толщине примерно 0,3 мм. Данный фактор обычно не рассматривается при определении способа нанесения АВ на поверхность инертного носителя и удобрений.
Однако, так как перенос имеющегося активного вещества (АВ) в структуру клеток сорняка определяется градиентом концентрации, переносу в сорняк подвергается только растворенное активное вещество (АВ). Напротив, если гранулированный или измельченный препарат имеет толстое покрытие активного вещества (АВ) и имеющейся влаги недостаточно для растворения избытка активного вещества, такой избыток не будет перенесен в сорняк, а при обработке растений будет в значительной степени утрачен.
Такие потери активного вещества могут привести к нестабильному и в целом более слабому подавлению роста сорняков и неэффективному использованию активных веществ. Таким образом, ввиду проблем, связанных с регулированием распределения активного вещества на поверхности гранул, в большом количестве известных препаратов для борьбы с сорняками концентрация активного вещества значительно больше, чем было бы необходимо при наличии доступных способов регулирования распределения активного вещества на поверхности гранул.
Для обработки растений в сельском хозяйстве используются препараты в твердом виде, в виде растворов, эмульсий, суспензий, дисперсных растворов и т.п., также они используются для обработки сельскохозяйственно-активными химикатами почвы, растений, насекомых и т.п. Такие пестициды, как гербициды, инсектициды, фунгициды, регуляторы роста и т.п., являются типичными сельскохозяйственными химикатами. Другими типичными сельскохозяйственными химикатами являются препараты для подкормки растений, а также содержащие микроэлементы.
В частности, содержащие гербициды сельскохозяйственные препараты в виде порошков или растворов могут наноситься на гранулированный материал, и гербициды с поверхности гранул затем попадут на листья сорняков для подавления их роста. Обычно покрытые гранулы наносят на влажные листья сорняков или в растворенном виде путем распыления, или в виде твердых гранул путем рассеивания с помощью разбрасывателя, например разбросной сеялки, таким образом, чтобы отдельные гранулы прилипали к влажным листьям и активное вещество гербицида растворялось, а затем проникало в клетки сорняка и это растение погибало.
Патент США №5006158 раскрывает известные технологии в этой области. В нем раскрыто, что описанные в данном патенте разнообразные активные вещества-гербициды или соли можно приготовить в виде гранул относительно большого размера, смачиваемых порошков, эмульгируемых концентратов, порошковой пыли, жидкотекучих материалов, растворов и других известных форм препаратов, в зависимости от желаемого способа нанесения. Упоминается, что препараты могут содержать от примерно 0,5 мас.% до примерно 95 мас.% активного вещества или более. Указано, что эффективное количество активного вещества зависит от вида семян или растений, подлежащих уничтожению, а расход при обработке варьирует от примерно 0,01 фунт/акр (11,21 г/га) до примерно 10 фунт/акр (11,21 кг/га), предпочтительный диапазон составляет от примерно 0,02 фунт/акр (22,42 г/га) до примерно 4 фунт/акр (4,48 кг/га).
Гранулированные препараты, в которых активное вещество нанесено на относительно крупные частицы, как указано в патенте США №5006158, обычно применяются без разбавления на полях, где необходимо подавить растительность. В соответствии с патентом США №5006158, в таких гранулированных препаратах типичными носителями являются песок, фуллерова земля, аттапульгитовая глина, бентонитовая глина, монтмориллонитовая глина, вермикулит, перлит и другие органические и неорганические материалы, которые абсорбируют ядохимикаты или могут быть покрыты ими. Содержание активных веществ, в состав которых могут входить поверхностно-активные вещества, такие как высококипящие ароматические фракции, керосин, другие фракции нефти или растительные масла, в таких гранулированных препаратах обычно составляет от примерно 0,1% до примерно 25%; и/или препараты могут содержать такие клейкие вещества, как декстрин, клей или синтетические смолы.
В патенте США №6890889 описываются гербицидные препараты, содержащие сельскохозяйственно-активные вещества и вспомогательные добавки, для оптимизации более позднего роста широколистных сорняков в зерне. Отмечено, что предпочтительной добавкой для оптимизации подавления роста сорняков и снижения реакции сельскохозяйственной культуры на обработку является концентрат масла культуры. В состав других вспомогательных добавок, использующихся в препарате, могут входить жидкие вещества, например метилированное растительное масло, смесь нитратов аммония и карбамида, сульфат аммония. Гранулированные препараты не упомянуты.
В опубликованной заявке на патент США 2005/0096226 описаны гербицидные композиции, в состав которых входят вещества с тремя кетонными группами, в том числе мезотрион в сочетании с органическими фосфатными, фосфонатными и фосфинатными добавками, использующиеся для подавления роста сорняков при выращивании таких культур, как маис (кукуруза), которые могут быть изготовлены в виде предварительно полученных концентратов для различных видов препаратов, включая гранулированные. Типичными носителями в последних являются песок, фуллерова земля, аттапульгитовая глина, бентонитовая глина, монтмориллонитовая глина, вермикулит, перлит и другие органические и неорганические материалы, которые абсорбируют активное вещество или могут быть покрыты им.
Таким образом, когда в типичном препарате для борьбы с сорняками определяется содержание активного вещества (АВ), обычно основная цель анализа - определить процентное содержание этого вещества по отношению к общей массе. Однако распределение активного вещества по поверхности гранул в основном не оценивается и не регулируется, а также нет способов, позволяющих на должном уровне обеспечить такое регулирование. В результате отсутствия регулирования распределения при изготовлении препарата большое количество гранул имеет покрытие такой толщины и/или концентрации активного вещества, которая значительно больше, чем может быть растворена имеющейся влагой, которая в большинстве случаев представляет собой утреннюю росу. В литературе приводятся данные, что при умеренном выпадении утренней росы в весенний период на территории США количество воды составляет в среднем 30 мг/см2, при толщине примерно 0,3 мм.
При внекорневой обработке растения переносят активные вещества в свои клетки на основе градиента концентрации, только растворенное активное вещество будет переноситься. Таким образом, если на грануле имеется толстое покрытие активного вещества, а на обрабатываемых листьях для ее растворения недостаточно влаги, большая часть активного вещества не проникнет в клетки растения и поражающее воздействие применяемого гранулированного препарата будет снижено.
В свою очередь необходимо отметить, что, помимо экономического ущерба от потерь АВ в случае их избыточной концентрации при внекорневой обработке сорняков для обеспечения максимального проникновения растворенных АВ в клетки растений, необходимо учитывать законодательные ограничения, действующие в США и других странах, на количества АВ, которые применяются для борьбы с сорняками. Такие законодательные ограничения могут воспрепятствовать применению и/или продаже препаратов, при обработке которыми некорневой части сорняков создается избыточная концентрация АВ.
Таким образом, существовала проблема разработки способов производства гранулированных препаратов для борьбы с сорняками и имеющих относительно однородное распределение АВ на гранулах. При отсутствии таких способов в производстве гранулированных препаратов использовались способы без соответствующего регулирования распределения, сопровождающиеся значительными экономическими и техническими проблемами. Отсутствие такого регулирования распределения может привести к созданию препаратов, которые проявляют нестабильное и в целом более слабое подавление роста сорняков, к и неэффективному использованию АВ в гораздо больших концентрациях, чем необходимо для желаемого результата, причем эти количества могут превышать таковые, установленные государственными стандартами.
Предпочтительно разработать способы получения гранулированных сельскохозяйственных препаратов с улучшенным распределением АВ на таких гранулированных препаратах.
Помимо этого, предпочтительно разработать способы улучшения распределения активных веществ (АВ) на поверхности гранул для борьбы с сорняками путем уменьшения толщины покрытия АВ.
Также предпочтительно разработать способы снижения вероятности перенасыщения АВ в гранулированных препаратах для борьбы с сорняками и увеличения переноса активных веществ (АВ) на гранулированном препарате в клетки растений для эффективного уничтожения обработанных сорняков.
Краткое описание изобретения
Соответственно объектом настоящего изобретения являются способы получения гранулированных препаратов с улучшенным распределением сельскохозяйственно-активных веществ на поверхности гранул.
Другим объектом данного изобретения являются способы регулирования толщины покрытия, нанесенного на поверхность сельскохозяйственно-активных гранулированных препаратов для ускорения переноса активного вещества на гранулах в клетки обрабатываемых сорняков.
Еще одним объектом данного изобретения являются способы получения сельскохозяйственно-активных гранул с регулируемым распределением активных веществ на поверхности гранул, при этом гранулы адаптированы для распыления на некорневую часть сорняков.
Кроме того, объектом изобретения являются способы распыления мелкодисперсных растворов сельскохозяйственно-активных веществ на поверхность гранул таким образом, чтобы распределение сельскохозяйственно-активных веществ на поверхности регулировалось для усиления переноса активного вещества в структуру клеток растений, таких как сорняки, обработанных полученным гранулированным препаратом.
В частности, объектом данного изобретения являются способы улучшения распределения сельскохозяйственно-активных веществ, нанесенных на поверхность гранулированных субстратов путем распыления жидких растворов, содержащих по меньшей мере одно сельскохозяйственно-активное вещество, на гранулы, такие как гранулы удобрений, гранулы из разрешенных к применению в сельском хозяйстве (сельскохозяйственно-приемлемых) инертных веществ и т.п., а также их смесей, через распыляющие насадки, которые распыляют по меньшей мере часть распыленных жидких растворов, позволяя регулировать скорость осаждения мелкодисперсных капель жидких растворов на поверхности гранул и, наиболее предпочтительно, желательным образом контролируемого распределения, таким как нелинейный, неравномерный.
Еще одним частным объектом данного изобретения являются способы дозирования жидкого раствора, содержащего по меньшей мере одно сельскохозяйственно-активное вещество, на гранулированный субстрат для образования на субстрате сельскохозяйственно-эффективной минимальной толщины покрытия путем распыления жидкого раствора через насадку на гранулярный субстрат с определенной скоростью осаждения, предпочтительно примерно 30-40 г/с, и таким образом, чтобы по меньшей мере часть распыленного раствора распылялась и покрытие образовывалось на гранулярном субстрате с толщиной достаточной, чтобы обеспечить практически полное растворение сельскохозяйственно-активного вещества на поверхности субстрата в природной влаге, когда имеющими покрытие гранулами обработают листву сорняков, например листья широколистных сорняков.
В этой связи было обнаружено, что за счет улучшения распределения активного вещества на поверхности гранул и снижения толщины покрытия активного вещества вероятность перенасыщения активным веществом снижается, а перенос активного вещества в клетки сорняка максимизируется.
Соответственно, вероятность создания летальной дозы активного вещества повышается в случае использования препаратов для борьбы с сорняками, приготовленных в соответствии с настоящим изобретением, что связано с более эффективным переносом активного вещества в клетки обработанных листьев, в результате чего большее количество обработанных сорняков, таких как широколистные сорняки, погибает при данной общей концентрации активного вещества на гранулах.
Подробное описание изобретения
В соответствии с настоящим изобретением гранулированные гербицидные препараты, использующиеся для борьбы с сорняками, например, в газонной траве, состоят из гранулированного субстрата, покрытого сельскохозяйственно-активным веществом, где гранулированным субстратом являются гранулы твердых удобрений, твердые инертные носители и т.п., а также их смеси. В предпочтительном воплощении гранулами твердого удобрения являются органические или неорганические вещества, содержащие азот.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением получают распыляемый жидкий раствор, содержащий по меньшей мере одно сельскохозяйственно-активное вещество, и раствор наносят распылением, предпочтительно через насадки определенной конструкции, на поверхность гранул, таких как гранула удобрений, инертного гранулированного субстрата и т.п. или их смеси, с определенной скоростью осаждения для получения желаемой толщины покрытия и концентрации активного вещества на поверхности гранул. Распыляемый жидкий раствор может включать раствор активного вещества в растворителе или может представлять собой активное вещество в чистом виде в расплавленном состоянии.
Предпочтительно жидкий раствор распыляется через насадки таким образом, чтобы по меньшей мере часть жидкости распылялась и наносилась на поверхность гранул с желаемой толщиной покрытия и скоростью осаждения. В этой связи, степень распыления жидкого раствора в первую очередь зависит от размеров капли и, в предпочтительном воплощении настоящего изобретения, предпочтительный диапазон средних значений диаметра капли составляет от примерно 100 до примерно 200 мкм.
Толщина покрытия активного вещества на поверхности гранулированных субстратов зависит от множества факторов. Однако обнаружено, что минимальная эффективная толщина покрытия активного вещества, нанесенного на гранулы, для достижения оптимальных результатов при обработке некорневой части сорняков должна составлять примерно 5 мкм, а ее максимальная толщина не должна превышать примерно 15 мкм для наилучших результатов борьбы с сорняками. В предпочтительном воплощении изобретения толщина покрытия должна составлять от примерно 2 до примерно 10 мкм, чтобы получить гранулированный препарат, эффективно снижающий вероятность перенасыщения в соответствии с настоящим изобретением, а также обеспечивающий проникновение оптимального количества активного вещества в клетки листьев обрабатываемых растений.
Термин "скорость осаждения", как используется здесь, означает скорость, с которой активное вещество наносится на поверхность гранул субстрата. Она предпочтительно должна составлять от примерно 3,7 до примерно 5 г/с для раствора, распыляемого на гранулы, подаваемые через зону распыления со скоростью от примерно 30 до примерно 40 г/с. Термин "зона распыления", как используется здесь, означает область, в которой распыленная жидкость из отверстий насадок для распыления контактирует с поверхностью гранулированного субстрата. Геометрия или форма зоны распыления определяется конструкцией насадок (т.е. сплошной конус, полый конус, плоское распыление и т.п.). Более предпочтительно, отношение скорости распыления раствора к скорости подачи гранул должно составлять от примерно 6:1 до примерно 8:1 для достижения наиболее эффективной скорости осаждения покрытия активного вещества. Скорость подачи гранул контролируется скоростью псевдоожижения и временем задержки в оборудовании для обработки гранул. В качестве оборудования для обработки гранул могут использоваться смесители непрерывного или периодического действия, аппараты с псевдоожиженным слоем и/или вращающие барабаны. В этой связи, необходимо отметить, что толщина покрытия на гранулах может регулироваться путем изменения времени задержки гранул в зоне распыления и/или скорости подачи гранул через эту зону при неизменной скорости осаждения жидкости.
В соответствии с данным изобретением распыление жидкого распыляемого раствора активного вещества выполняется через распылительные насадки с небольшими отверстиями для создания гидравлического давления, достаточного для разделения потока жидкости на капли, попадающие на субстрат. Обнаружено, что предпочтительные характеристики имеют насадки для распыления, образующие конусную форму распыления при обработке гранул субстрата. В связи с этим, предпочтительными конструкциями насадок для осуществления способов по настоящему изобретению являются разнообразные известные конструкции насадок, например формирующие полый конус, сплошной конус, со вспомогательным потоком воздуха и т.п. Обнаружено, однако, что некоторые из известных конструкций насадок, например для плоского распыления, неэффективны в рамках описываемого способа.
В частности, насадки со сплошным конусом распыления в зоне распыления на поверхности субстрата могут создавать форму распыления в виде тора, круга, прямоугольника или овала, полностью заполненного каплями. Такие насадки относятся к насадкам гидравлического распыления с внутренней лопаткой или дефлектором, который разбивает распыляемый раствор на капли и придает жидкости управляемое вихревое движение перед отверстием насадки, в результате чего создается форма распыления. Такие формы распыления, как тор или окружность, минимизируют избыточное распыление, создавая большую зону распыления жидкости и, таким образом, увеличивают эффективность и однородность нанесения покрытия. Примером такой конструкции насадки служат поставляемые компанией Spraying Systems Co. насадки UniJet®TG0.4, в которых образуются капли со средним диаметром 180 мкм.
Насадки с полым конусом распыления также являются насадками гидравлического распыления и создают полый конус, т.е. фактически кольцо жидкости, с помощью внутренней лопатки с канавками или дефлектора, установленного непосредственно перед выходным отверстием насадки, либо за счет расположения входного отверстия в насадку по касательной к вихревой камере. Устройство установленного внутри дефлектора или способность к созданию вихревого потока в случае насадки, образующей полый конус, способствует образованию мелких капель жидкости при относительно большой зоне распыления. Примером такого устройства являются поставляемые компанией Spraying Systems Со. насадки UniJet®TX2, в которых образуются капли со средним диаметром 105 мкм.
В соответствии с настоящим изобретением для распыления сельскохозяйственно-активного вещества используется также насадка со вспомогательным потоком воздуха. В насадке такой конструкции используется поток воздуха под давлением примерно 8-12 фунтов на дюйм2 (55,16-82,74 кПа), который снаружи соединяется с распыляемым жидким раствором с образованием тонкодисперсных капель. Чем больше давление сжатого воздуха, тем меньше размер капель жидкости при неизменной скорости подачи жидкости. Использование насадки такой конструкции позволяет увеличить скорость подачи раствора при сохранении небольших размеров капель, аналогичных образующимся в полом или сплошном конусе, посредством увеличения давления сжатого воздуха; таким образом, скорость прохождения гранул через зону распыления увеличивается до примерно 200-260 г/с.
При использовании насадок с характеристиками, приведенными выше, образуются капли активного вещества, размер которых на 50% меньше, чем при использовании насадок для плоского распыления. В насадке для плоского распыления также применяется принцип гидравлического распыления жидкости. Обнаружено, однако, что насадки для плоского распыления, такие как поставляемые компанией Spraying Systems Co. насадки VeeJet TP8001, без способствующих разделению потока жидкости внутренних дефлекторов, создают на поверхности зоны распыления прямоугольный участок относительно небольших размеров, причем средний диаметр капель составляет примерно 233 мкм, что не является эффективным для способов, описанных в настоящем изобретении.
Необходимо отметить, что в одинаковых условиях и при давлении примерно 100 фунтов на дюйм2 (689,5 кПа) в случае использовании насадок с полым конусом распыления (ТХ2) образуются капли со средним диаметром 105 мкм, а в случае насадок со сплошным конусом распыления (TG0.4) образуются капли со средним диаметром 180 мкм, в отличие от неприемлемых насадок для плоского распыления, в которых образуются капли со средним диаметром 233 мкм.
Таким образом, установлено, что использование насадок с полым и/или сплошным конусом распыления и/или насадок со вспомогательным потоком воздуха, распыляющих активные вещества на поверхность гранулированных субстратов согласно описанным в настоящем изобретении способам получения гранулированных препаратов для борьбы с сорняками, обеспечивает желаемую степень покрытия субстрата активным веществом, а также требуемую скорость осаждения при нанесении такого покрытия.
В способах, описанных в настоящем изобретении, активными веществами являются любые пестициды, способные растворяться и в жидком виде использоваться для обработки сорняков, в т.ч. любые известные гербицидные вещества. Примеры широкого спектра гербицидов, пригодных для данного применения, приведены в патентах США №4213776; 5965487; 5965490; 6022829; 6297197; 6303814; 6417140; 6579831; 6890889; 6924250; 6962894 и 7115545.
В способах, описанных в данном изобретении, наиболее предпочтительными для применения гербицидами являются 2,4-D (2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота) и MCPP-p (2-(2-метил-4-хлорфенокси)пропионовая кислота). Наиболее предпочтительные гербициды имеют кислотную природу, и эти активные вещества могут растворяться в таких растворителях, как гексиленгликоль, смеси алифатических углеводородов, поставляемые компанией Shell Oil Company под торговой маркой "ShellSol D-100", или смеси алифатических углеводородов, поставляемые компанией Exxon Chemicals Company под торговой маркой "Exxsol D110", метиловые эфиры, содержащиеся в биодизельном топливе и т.п., а также их смеси. В соответствии с данным изобретением предпочтительная температура распыления находится в диапазоне от приблизительно 70°F (21,1°C) до приблизительно 195°F (90,6°C).
В еще одном воплощении настоящего изобретения распыляемый жидкий раствор для применения при получении гранулированных препаратов для борьбы с сорняками может содержать в чистом виде сельскохозяйственно-активное вещество в расплавленном состоянии, например, для применения в диапазоне температур 200°F (93,3°C) - 285°F (140,6°C).
В способах по настоящему изобретению гранулированные субстраты, на которые распыляются жидкие растворы, содержащие по меньшей мере одно сельскохозяйственно-активное вещество, предпочтительно содержат гранулы удобрения и могут содержать любой тип соединения(-ий) удобрения в сердцевине. В качестве гранулированных субстратов в настоящем изобретении можно использовать известные химические удобрения: нитрат калия, сульфат калия, мочевину, нитрат аммония, монозамещенный сульфат калия, фосфат аммония и т.п., а также удобрения из их смесей. Также можно использовать удобрения с микроэлементами в качестве гранул. Примеры пригодных для такого применения мочевиноформальдегидных удобрений описаны в патенте №6039781. Примеры других удобрений, пригодных для такого применения, описаны в патенте США №6579831.
Дополнительные приводимые в качестве примера удобрения, которые могут использоваться в качестве гранулированных композиций для применения в настоящем изобретении, включают широкий спектр гранул, частиц или окатышей (объединенных здесь общим термином "гранулированные удобрения"), такие как органические и неорганические азотсодержащие соединения, в том числе мочевина, продукты конденсации мочевины с формальдегидом, аминокислоты, соли и нитраты аммония, соли калия (предпочтительно хлориды, сульфаты и нитраты), фосфорная кислота и/или ее соли. Также могут применяться гранулированные удобрения, содержащие такие микроэлементы, как железо, марганец, магний, бор, медь, цинк и т.п.
Настоящее изобретение предусматривает использование удобрений в форме гранул или экструдированных частиц. Размер гранул удобрения должен составлять от примерно 1 до примерно 5 мм в диаметре (наиболее предпочтительно примерно 1,5-3 мм). Размер экструдированных частиц должен составлять от примерно 0,6 до примерно 7 мм в диаметре (наиболее предпочтительно примерно 1-3 мм). Длина частиц предпочтительно должна составлять от примерно 0,6 до примерно 10 мм (наиболее предпочтительно 1-5 мм).
Предпочтительно, удобрения, использование которых предусмотрено в рамках способа по изобретению, должны иметь следующий элементный состав: азот (N) от примерно 1 до примерно 40 мас.% (наиболее предпочтительно примерно 15-36 мас.%); фосфор в виде P2O5 от примерно 1 до примерно 30 мас.% (наиболее предпочтительно примерно 1-27 мас.%); и калий в виде K2O от примерно 1 до примерно 20 мас.% (наиболее предпочтительно примерно 3-15 мас.%). Содержание микроэлементов в удобрениях предпочтительно должно составлять от примерно 1 до примерно 20000 млн-1.
В предпочтительном воплощении настоящего изобретения в качестве гранулированного субстрата для препаратов для борьбы с сорняками используются удобрения на основе метиленмочевины, так что при применении препарата для борьбы с сорняками, например, при обработке газонов, часть препарата, представляющего собой удобрение, будет пригодно для роста газона, а гербицидное активное вещество уничтожает сорняки.
Примеры инертных сельскохозяйственно-приемлемых гранулированных субстратов, пригодных для способов по настоящему изобретению, приведены в патенте США №6579831. Помимо этого, пригодными инертными твердыми носителями являются разнообразные органические и/или неорганические вещества, на которые можно нанести покрытие сельскохозяйственно-активного вещества и которые были надлежащим образом размолоты/фракционированы/отобраны по размеру. Таким пригодным органическим веществом являются агломерированные целлюлозные гранулы-носители Biodac®, поставляемые компанией Kadant GranTek, Inc., описанные в патенте США №5843203. В числе других пригодных органических веществ: поставляемые компанией Cycle Group, Inc. готовые непросеянные гранулы EcoGranules™, состоящие из волокнистой сердцевины древесины; прессованные гранулы кокосового волокна, описанные в патентах США №6189260; 6408568 и 6711850; гранулы из сердцевины кукурузных початков, скорлупы арахиса, обработанной бумажной массы, опилок и т.п. Пригодные неорганические вещества включают известняк, диатомит, гипс, песок, вермикулит, перлит, фуллерову землю и такие глины, как аттапульгитовая, бентонитовая, монтмориллонитовая, и смеси этих субстратов.
В предпочтительных воплощениях настоящего изобретения предложены способы для применения жидких растворов АВ, которые, например, могут содержать системные гербициды, такие как 2,4-D и MCPP-p, на гранулированном субстрате, например, удобрение на основе метиленмочевины, физическую смесь удобрений или инкапсулированных удобрений, или инертный субстрат, или другие субстраты. Предпочтительно, жидкий раствор АВ распыляется на гранулированный субстрат через гидравлические распылительные насадки, формирующие сплошной или полый конус распыления. Обнаружено, что при использовании насадок такой конструкции образуются капли АВ, размер которых на 50% меньше, чем при использовании насадок для плоского распыления. В другом воплощении, могут использоваться насадки со вспомогательным потоком воздуха, при этом достигается скорость осаждения или скорость прохождения гранул через зону распыления 200-260 г/с. Площадь покрытия АВ при использовании любых из указанных насадок должна иметь достаточные размеры, чтобы гранулированный субстрат получал покрытие в зоне распыления.
При использовании описанных здесь насадок для распыления было обнаружено, что толщина покрытия АВ минимальна, т.е. снижена вероятность перенасыщения и увеличен перенос АВ в клетки обрабатываемых листьев. Предпочтительно толщина покрытия АВ должна составлять от примерно 2 до примерно 10 мкм.
Ниже приводятся конкретные примеры, иллюстрирующие и поясняющие отдельные аспекты настоящего изобретения. Однако примеры приводятся исключительно в качестве иллюстрации и не ограничивают настоящее изобретение. В последующих примерах все процентные значения и части являются массовыми, если не указано иное.
Помимо этого, упоминаемая в следующих примерах толщина покрытия основана на проценте покрытия АВ, достигаемой при распылении жидкого АВ, содержащего растворы, через насадки определенной конструкции. Обнаружено, что при использовании насадки с полым конусом распыления степень покрытия обработанных гранул активным веществом составляет 46,17%, а при использовании насадки со вспомогательным потоком воздуха - 35,31%. На основании данных результатов было рассчитано, что толщина покрытия составляет 4,88 мкм и 6,38 мкм, соответственно; данные значения находятся в желаемом диапазоне толщины покрытия для препаратов для борьбы с сорняками. Напротив, при использовании насадки с плоским распылением степень покрытия АВ составила 16,84%, что соответствует расчетной толщине покрытия 13,37 мкм, что значительно выше значения толщины покрытия, при котором возможно избежать перенасыщения при обработке сорняков.
Пример 1
Получали четыре отдельных образца распыляемого жидкого раствора путем растворения 70 мас.% 2,4-D и 30% MCPP-p при температуре 265°F (129,4°C). Для достижения однородности смесь нагревали и перемешивали 20-30 минут в аппарате с паровой рубашкой. С помощью опытной установки системы гранулирования непрерывного действия получали субстрат азотно-фосфорно-калийного (NPK) удобрения на основе метиленмочевины с содержанием питательных компонентов 28-2-3. По технологии производства удобрения с использованием расплава смолы на основе метиленмочевины получали гранулированный субстрат удобрения при температуре 85°F (29,4°C)-95°F(35°C). Затем подогретые гранулы удобрения на основе метиленмочевины непрерывно подавали в смеситель с таким временем задержки, чтобы скорость подачи в зону распыления активного вещества, включающую всю площадь смесителя непрерывного действия, где АВ должно наносится на поверхность гранул, поддерживалась на уровне 30-40 г/с. Расплав АВ непрерывно подавался через систему подогреваемых паром труб таким образом, чтобы температура расплава на участке распылительных насадок соответствовала температуре в аппарате с паровой рубашкой. Скорость нанесения АВ регулировалась системой нагнетания так, чтобы расход составлял 3,7-5 г/с, а конечный продукт содержал 1,22% 2,4-D и 0,61% MCPP-p. В результате получали четыре пробы гранулированного удобрения Turf Builder® Plus 2 (с пониженным содержанием фосфора), поставляемого компанией The Scotts Miracle Gro Company (г.Марисвилль, шт.Огайо, США), для получения четырех образцов препаратов для борьбы с сорняками.
Для распыления жидкости на гранулированный субстрат удобрения использовали четыре различных типа распылительных насадок. Первый тип - насадка для плоского распыления, формирующая прямоугольную область распыления и не обеспечивающая тонкого распыления (т.е. средний диаметр капель 233 мкм). Второй тип - насадка со сплошным конусом распыления (средний диаметр капель 180 мкм), третий - насадка с полым конусом распыления (средний диаметр капель 105 мкм). Насадки со сплошным и полым конусом формируют рисунок окружности и значительно тоньше распыляют жидкость по сравнению с насадкой для плоского распыления. Четвертый используемый тип насадки - со вспомогательным потоком воздуха (отверстием для выхода сжатого воздуха); в таких насадках используются две среды: раствор, содержащий АВ, и горячий сжатый воздух, который обеспечивает тонкодисперсное распыление. Во всех проведенных экспериментах скорости осаждения жидкого АВ, а также скорости подачи гранулированного субстрата через зону распыления поддерживали на одинаковом уровне: от примерно 3,7 до примерно 5 г/с и от примерно 30 до примерно 40 г/с, соответственно.
После получения четырех образцов конечного препарата для борьбы с сорняками их небольшие пробы исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) с энергодисперсионным спектрометром (ЭДС). Когда образец помещают в СЭМ и начинают анализ, электронный пучок взаимодействует с поверхностью образца, в результате чего возникает обратное рассеяние, формирующее изображение поверхности пробы. В результате взаимодействия формируются рентгеновские лучи, энергетический спектр которых характеризует присутствующие в образце химические элементы и их относительное пространственное распределение.
С помощью детектора ЭДС измеряется энергия характерных для конкретных химических элементов рентгеновских лучей, генерируемых в ходе электронно-лучевого сканирования поверхности образца, причем пространственное расположение атомов элементов на поверхности образца не нарушается. Массовая доля каждого химического элемента на поверхности оценивается измерением общего значения энергии характеристичного рентгеновского излучения после столкновения электронного пучка с образцом. Так как 2,4-D и MCPP-p содержат в своем составе атомы хлора (Cl), данный элемент используется для определения пространственного распределения каждого АВ на поверхности гранулы. С помощью данной методики на образцах, не обработанных АВ, определяли, что поверхность гранул удобрений на основе метиленмочевины практически полностью покрыта атомами азота (N), кислорода (O) и углерода (C). На основе этих результатов оценивали процент площади поверхности, покрытой АВ; сначала определяли общую массовую долю азота (N), а затем хлора (Cl), без изменения пространственного расположения их атомов на поверхности образца. Для оценки степени покрытия частиц активным веществом (в процентах) использовали соотношение массовых процентов хлора и азота.
Эту процедуру повторяли трижды для каждого исследуемого образца; полученные результаты путем применения жидких растворов на гранулированных субстратах удобрений, как описано здесь, включая массовые проценты азота и хлора, отношение атомов хлора к атомам азота, толщину покрытия, вычисленные на основе спектров элементов, приведены для каждого типа насадки в следующей таблице:
| Насадки со сплошным конусом распыления | Насадки с полым конусом распыления | Насадки со вспомогательным потоком воздуха | Насадки для плоского распыления (контрольная группа) | |
| N (мас.%) | 35,29 | 30,16 | 34,09 | 37,51 |
| Cl (мас.%) | 7,93 | 13,71 | 11,93 | 6,29 |
| Соотношение Cl:N | 0,2267 | 0,4617 | 0,3531 | 0,1684 |
| Толщина покрытия, мкм | 9,93 | 4,88 | 6,38 | 13,37 |
Данные в таблице свидетельствуют о том, что покрытие толщиной примерно 2-10 мкм образуется при использовании для распыления капель жидкого раствора на субстраты насадок со сплошным конусом распыления, полым конусом или со вспомогательным потоком воздуха. Испытания показали, что насадки с полым конусом распыления и с вспомогательным потоком воздуха имеют лучшие показатели распределения АВ по поверхности гранул субстрата.
Напротив, при использовании насадок для плоского распыления (обозначенных как "контрольная группа"), формирующих прямоугольную область распыления без тонкого распыления, образуется покрытие толщиной 13,37 мкм, что значительно превышает требуемый диапазон толщины, т.е. при обработке сорняков произойдет перенасыщение АВ, что ведет к расходу активного вещества.
Пример 2
Гранулированными удобрениями с покрытием, приготовленными в соответствии с Примером 1 путем распыления жидких растворов на гранулы удобрения, описанные здесь, с использованием указанных типов распылительных насадок, в г.Марисвилль, шт. Огайо, ранним утром с помощью лабораторного разбрасывателя была выполнена обработка увлажненных выпавшей росой белого клевера и одуванчиков. Обработка была проведена в середине сентября; полученные через четыре недели после нее результаты подавления роста сорняков (в процентах) приведены в следующей таблице:
| Результаты подавления роста сорняков после обработки гранулами с покрытием (в % подавления) | |||||||
| Насадки со сплошным конусом распыления | Насадки с полым конусом распыления | Насадки с полым конусом распыления | Насадки для плоского распыления (контрольная группа) | ||||
| Одуванчики | Белый клевер | Одуванчики | Белый клевер | Одуванчики | Белый клевер | Одуванчики | Белый клевер |
| 78,3 | 69,4 | 90,8 | 74,6 | 91,7 | 60,4 | 66,1 | 39,5 |
Из таблицы видно, что использование гранулированных препаратов с покрытием, содержащих АВ, которое включено в жидкий раствор, распыленный на поверхность гранул удобрения Turf Builder® Plus 2 (с пониженным содержанием фосфора) через насадки для плоского распыления, формирующие прямоугольную область без тонкого распыления, при обработке ранним утром увлажненных росой указанных растений приводит к гибели только 66,1% одуванчиков и 39,5% белого клевера, тогда как использование препаратов, полученных распылением капель жидких растворов на гранулы удобрений через насадки со сплошным и полым конусом распыления приводит к гибели от 78,3 до 91,7% одуванчиков и от 69,4 до 74,6% белого клевера.
Такое значительное увеличение числа погибших сорняков в данном примере было неожиданным и объяснялось сочетанием применяемых распыляемых жидких растворов и распыляющим эффектом насадок, через которые жидкие растворы наносятся на гранулы, в частности, формирующих кольцевую область распыления, т.е. насадок со сплошным и полым конусом распыления.
Хотя данное изобретение описано с определенной степенью конкретизации, необходимо понимать, что имеющиеся пояснения приведены только в качестве примеров. Допускаются разнообразные изменения в составе компонентов и смесей, так же как и способов приготовления и использования, без отступления от сути изобретения в соответствии с прилагаемой формулой.
1. Способ изготовления гранулированного препарата для борьбы с сорняками, включающий:
распыление через насадку мелкодисперсных капель расплавленной жидкости, не содержащей растворитель и содержащей по меньшей мере одно сельскохозяйственно-активное вещество, на поверхность гранул со скоростью осаждения, достаточной для образования на их поверхности покрытия такой толщины, которая обеспечит практически полное растворение активного вещества на грануле в природной влаге, присутствующей на листьях обрабатываемых гранулами сорняков, и его абсорбцию клетками листвы сорняков, когда гранулы применяют по отношению к сорнякам.
2. Способ по п.1, где толщина покрытия составляет от 5 мкм до 15 мкм.
3. Способ по п.1, где мелкодисперсные капли распыляют через насадку со сплошным и полым конусом распыления со скоростью осаждения расплавленной жидкости на гранулы в диапазоне от 3,7 г/с до 5 г/с при скорости подачи гранул через зону распыления от 30 г/с до 40 г/с.
4. Способ по п.3, где отношение скорости подачи гранул к скорости осаждения составляет от 6:1 до 8:1.
5. Способ по п.1, где мелкодисперсные капли распыляют через насадку со вспомогательным потоком воздуха для получения гидравлически распыленных капель при скорости осаждения 200-260 г/с.
6. Способ по п.1, где гранулы представляют собой гранулы удобрений и инертных сельскохозяйственно-приемлемых гранулированных субстратов и их смесей.
7. Способ по п.6, где инертный сельскохозяйственно-приемлемый гранулированный субстрат представляет собой органическое вещество, неорганическое вещество или их смеси.
8. Способ по п.7, где органическое вещество включает агломерированные целлюлозные гранулы-носители, гранулы из волокнистой сердцевины древесины, прессованные гранулы кокосового волокна, сердцевины кукурузных початков, скорлупу арахиса, обработанную бумажную массу, опилки или их смеси.
9. Способ по п.7, где неорганическое вещество включает известняк, диатомит, гипс, песок, вермикулит, перлит, фуллеровую землю, глину и их смеси.
10. Способ по п.1, где по меньшей мере одно сельскохозяйственно-активное вещество является системным гербицидом.
11. Способ по п.10, где системным гербицидом является 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота.
12. Способ по п.10, где системным гербицидом является 2-(2-метил-4-хлорфенокси)пропионовая кислота.
13. Способ по п.1, где гранулы выбраны из группы, состоящей из гранул удобрений и инертных сельскохозяйственно-приемлемых гранулированных субстратов и их смесей.
14. Способ по п.13, где инертный сельскохозяйственно-приемлемый гранулированный субстрат выбраны из группы, состоящей из агломерированных целлюлозных гранул-носителей, гранул из волокнистой сердцевины древесины, прессованных гранул кокосового волокна, сердцевин кукурузных початков, скорлупы арахиса, обработанной бумажной массы, фуллеровой земли, глины и их смесей.
15. Способ по п.1, где расплавленную жидкость наносят на поверхность гранул через по меньшей мере одну распылительную насадку.
16. Способ по п.1, где сорняк представляет собой широколистный сорняк.
17. Способ дозирования жидкого раствора, включающего по меньшей мере одно сельскохозяйственно-активное вещество, на гранулированный субстрат для образования на субстрате сельскохозяйственно-эффективной минимальной толщины покрытия, включающий распыление жидкого раствора через по меньшей мере одну распылительную насадку на гранулированный субстрат для образования на гранулированном субстрате покрытия толщины, обеспечивающей практически полное растворение сельскохозяйственно-активного вещества на гранулированном субстрате в природной влаге при нанесении на сорняки, где жидкий раствор не содержит растворителя и представляет собой расплавленную жидкость.
18. Способ по п.17, где толщина покрытия на субстрате составляет от 5 мкм до 15 мкм.
19. Способ по п.17, где распылительная насадка содержит насадку со вспомогательным потоком воздуха для получения гидравлически распыленных капель жидкого раствора при скорости осаждения 200-260 г/с.
20. Способ по п.17, где распылительная насадка выбрана из группы, состоящей из насадок со сплошным и полым конусом распыления, имеющих множество отверстий, расположенных в основном таким образом, чтобы обеспечить желаемую форму области распыления, когда жидкий раствор дозируют через насадку со скоростью осаждения от 3,7 г/с до 5 г/с на гранулы, подаваемые через зону распыления со скоростью от 30 г/с до 40 г/с.
21. Способ по п.18, где используют насадку со сплошным конусом распыления.
22. Способ по п.18, где используют насадку с полым конусом распыления.
23. Способ по п.18, где используют насадку со вспомогательным потоком воздуха.
24. Гранулированный препарат для борьбы с сорняками, изготовленный способом по п.1.
25. Способ борьбы с сорняками, включающий применение препарата для борьбы с сорняками по п.24 по отношению к сорнякам.
