DE2925543A1

DE2925543A1 - Verschlossenes sachet fuer die kontrollierte freigabe eines wirkstoffs in ein waessriges medium

Info

Publication number: DE2925543A1
Application number: DE19792925543
Authority: DE
Inventors: Ping I Dr Lee
Original assignee: Airwick AG
Current assignee: Airwick AG
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1980-01-17
Also published as: GB2024193B; FR2431965A1; FR2431965B1; CH640477A5; ES481877A1; US4289815A; PT69809A; IT1119765B; GB2024193A; BR7904032A; IT7949509A0

Description

AIRWIGK AG, CH-4005 Basel / Schweiz

Verschlossenes Sachet für die kontrollierte Freigabe eines ^Sm «SS SS SS ^^ΐ SS SS *SS ββϊ SS Smm SS SS aSt SS SS SS ^^ϊ ΐϊΐ 1^2SS ^^2 SS* S3 >Sb Sav ^^ JJJ äZS ϊ^" SIS SS ^^ϊ S

Wirkstoffs in ein wäßriges Medium

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Beschreibung

Es ist Praxis geworden, verschiedene Wirkstoffe wie Detergentien und Bleichen in Sachets aus plastischen Filmen abzupacken. Unter den Vorteilen derartiger Sachets sind ihr attraktives Aussehen, die Annehmlichkeit von im vorhinein abgemessenen Wirkstoffmengen und das Entfallen der Notwendigkeit,mit staubigen und/

oder gefährlichen Schüttmaterialien zu arbeiten.

Es wurden zu diesem Zweck verschiedene wasserlösliche und wasserunlösliche Filme verwendet. Der gebräuchlichste wasserlösliche Film ist Polyvinylalkohol, der für den Einschluß trockener Materialien wie Detergentien und Bleichen verwendet worden ist. Die Päckchen werden in Wasser getaucht, woraufhin sich die Beutel zersetzen, um den Inhalt freizugeben und das Filmmaterial sich auflöst. Derartige wasserlösliche Polyvinylalkoholpäckchen werden z.B. in den US-Patentschriften $ 198 740, 3 374 195 und 3 528 921 beschrieben. Es traten jedoch bei diesen Päckchen Nachteile auf. Von primärer Bedeutung war, daß wenig oder keine Kontrolle hinsichtlich der Freigabegeschwindigkeit des Wirkstoffs gegeben war. Während eine im wesentlichen auf einmal erfolgende Freigabe für eine Verwendung bei Waschmaschinen zufriedenstellend sein kann, ist ein derartiger Freigabevorgang für zahlreiche Anwendungen, die eine sich über einen langen Zeitraum erstreckende und kontrollierte Freigabe des Wirkstoffs erfordern, völlig ungeeignet.

Es wurden auch wasserunlösliche Kunststoffe wie Polyäthylen, Polypropylen, Cellophan und Polyvinylchlorid verwendet, um Wirkstoff päckchen herzustellen. Die US-PS 4- 011 172 beschreibt die

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Verwendung einer wasserunlöslichen Kunststoffolie, um Sachets . für Chlorbleichen herzustellen. Diese Sachets werden mit Poren oder Perforationen hergestellt, um die Freigabe des Wirkstoffs zu erleichtern. Auf diese Weise ergab sich eine im wesentlichen unkontrollierte Freigabe des Wirkstoffs. Ein 1977 von der General Electric Company veröffentlichtes "Consumer Products" Bulletin nimmt auf die Verwendung eines Sachets aus mikroporösem Polyäthylen für das Einbringen von desinfizierenden Materialien in Swimming Pools Bezug. Während die Freigabe der gesamten Desinfektionsmittelkonzentration während eines Zeitraums von Tagen erfolgt, wird über eine Gleichmäßigkeit der Freigabe innerhalb dieses Zeitraums nichts angegeben. Die US-PS 3 7^0 795 beschreibt verschiedene in der Wärme schrumpfbare polymere Membranen, die Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Äthylen/Vinylacetat/Vinylalkohol-Terpolymere und dergl. umfassen, die Wirkstoffe, die innerhalb fester polymerer Matrizen, umfassend Polymethacrylate, Kautschuke, hydrophile Hydrogele, quervernetzten Polyvinylalkohol und dergl., verteilt sind, umgeben und hierdurch deren Freigabe kontrollieren. Diese entwickeltere Technik beruht auf der speziellen Kombination von Permeationsmerkmalen der äußeren Membran und der inneren Matrix.

Es ist daher ersichtlich, daß die meisten Sachets aus dem Stand der Technik eine für Anwendungen, die eine sich über einen längeren Zeitraum erstreckende Freigabe des Wirkstoffs erfordern, alles andere als wünschenswerte Art der Freigabe zeigen. Derartige Anwendungsbereiche umfassen eine Freigabe von Chemikalien in Swimming Pools; eine Freigabe von Pestiziden in wäßrige Medien; eine Freigabe von Bakteriziden, Detergentien und/oder Farbstoffen in Toilettenbehälter und dergl. Somit ist die Freigaberate bei diesen Systemen des Stands der Technik entweder augenblicklich oder anfänglich hoch, woran sich im Verlauf der Zeit ein rascher Abfall anschließt. Ein derartiges Schema einer exponentiellen Abnahme kann als Schema erster Ordnung bezeichnet werden. Hierbei kann die Menge des freigegebenen Mittels anfänglich die für die effektive Aktivität erforderliche Menge überschreiten, wodurch Wirkstoff verloren geht, während sie etwas später für den Zweck ungeeignet

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sein kann. Es werden eher allmählich abnehmende und variierende Preigaberaten bzw. -geschwindigkeiten beobachtet als die gewünschte konstante, gleichmäßige, kontrollierte Freigabe des Wirkstoffs.

Die letztgenannten Schwierigkeiten sind von spezieller Bedeutung bei den meisten Methoden der Swimming-Pool-Chlorierung. Derartige Methoden beruhen auf der Auflösungsgeschwindigkeit des Chlorierungsmittels, die zu einem großen Teil von der Strömungsgeschwindigkeit ,der Tablettengestalt, dem pH und der Temperatur abhängt. Die Auflösung der Tablette ist wiederum ein Vorgang erster Ordnung, der praktisch ausgedrückt mit zunehmender Zeitdauer eine verringerte Menge an Wirkstoff ergeben würde. Als Ergebnis hiervon wird gewöhnlich zu Beginn eine überschüssige Menge an Chlorierungsmittel freigegeben, um bei der späteren Stufe einen ausreichenden Chlorspiegel zu gewährleisten. Dies führt zu einer unnötigen Wirkstoffzerstörung. In Abhängigkeit der Häufigkeit und der Art der Anwendung kann ein erheblicher Verlust an Chlorierungsmittel resultieren.

Es ist daher vorwiegendes Ziel der Erfindung, Sachets für die Freigabe von Wirkstoffen zu schaffen, die eine im wesentlichen gleichförmige, kontrollierte Freigabe der Wirkstoffe ermöglichen.

Es ist weiterhin Ziel der Erfindung, derartige Sachets zu schaffen, die eine anfänglich hohe Freigabegeschwindigkeit zugunsten einer Freigabe nullter Ordnung vermeiden.

Es ist weiterhin Ziel der Erfindung, ein polymeres Material für derartige Sachets zu schaffen, dessen physikalische Eigenschaften für die Herstellung derselben und für die Freigabe verschiedener Wirkstofftypen gut geeignet sind.

Schließlich ist es Ziel der Erfindung, Sachets zu schaffen, die nach wirtschaftlichen und effizienten Verfahren hergestellt werden können.

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ORIGINAL INSPECTED

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.

Es wurde nun gefunden, daß unter Verwendung von filmbildendem in kaltem Wasser unlöslichen Polyvinylalkohol (PVA) als polymeres Material für die Herstellung des bei der Herstellung von derartigen Sachets einzusetzenden Films die Freigabe des Wirkstoffs in ein wäßriges Medium nach einem Schema nullter Ordnung erzielt werden kann. Somit wird eine konstante Freigabe des Wirkstoffs erreicht. Das wäßrige Medium macht den Film weich und erniedrigt dessen Glasübergangstemperatur derart, daß die Diffusionsgeschwindigkeit des Wirkstoffs durch das Sachet einen praktischen Wert annehmen kann. Der Film dosiert dann den Transport des Wirkstoffs an das umgebende wäßrige Medium über den Diffusionsmechanismus bei einer konstanten Geschwindigkeit während einer verlängerten und kontrollierbaren Zeitperiode,bis im wesentlichen der ganze Wirkstoff aus dem Sachet freigegeben worden ist. Dies steht im Gegensatz zu Systemen des Standes der Technik, die wie zuvor angegeben im allgemeinen einen allmählich nachlassenden Grad der Freigabe des Wirkstoffs zeigen.

Der unmittelbare Vorteil, den man z.B. bei einer Anwendung bei Swimming Pools wahrnehmen kann, beruht darauf, daß ein Membransystem mit konstanter Freigabegeschwindigkeit dazu in der Lage ist, eine im allgemeinen bei herkömmlichen Chlortabletten auftretende Überchlorierung zu beseitigen und außerdem noch einen wirksamen Chlorspiegel aufrechtzuerhalten. Zusätzlich macht die gasundurchlässige Natur eines trockenen PVA-Films die Ausschaltung eines Rauchens und einer direkten Handhabung von Chlorierungsmittel durch die Verwendung des PVA-Sachets zu einem zusätzlichen,Vorteil.

Weiterhin ist der in kaltem Wasser unlösliche,hauptsächlich lineare Polyvinylalkohol für diese Zwecke besonders gut geeignet. Seine Trockenfestigkeit und Verschließbarkeit in der Wärme erleichtern seine Handhabung und Herstellung. Seine außerordentlich hohe Zugfestigkeit in feuchtem Zustand erhält die Unversehrtheit des Produkts während seiner Lebensdauer aufrecht,

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wobei eine bisher aufgetretene Sprödigkeit und ein bisher aufgetretenes Brechen erheblich reduziert werden. Er ist für die Verwendung mit zahlreichen flüssigen sowie festen Wirkstoffen geeignet. Von primärer Bedeutung ist, daß dessen hoher Gleichgewichts-Wassergehalt, d. h. Quellungsgrad ihn befähigt, als eine außerordentlich zufriedenstellende Freigabemembran zu wirken.

Der Film aus in kaltem Wasser unlöslichem Polyvinylalkohol wird derart ausgewählt, daß er eine ausgezeichnete Trocken- und Naßfestigkeit und "vor allem eine effektive und praktikable Wirkstoffpermeabilität aufweist. Somit sollte ein anwendbarer PVA zumindest im wesentlichen linear sein und zu zumindest ca. 99 % hydrolysiert sein und einen Quellungsgrad in Wasser von ca. 120 bis 200 % und vorzugsweise von ca. 140 bis 180 % aufweisen.

J Gewicht des Quellungslösungsmittels in

/ dem Polymeren

j Quellungsgrad =

Gewicht des trockenen Polymeren

Die Bezeichnung "in kaltem Wasser unlöslich" für das anwendbare PVA soll angeben, daß der Film in Wasser bei Temperaturen bis zu ca. 60 C im wesentlichen unversehrt bleibt. Ein derartiger Bereich umfaßt klarerweise im wesentlichen sämtliche praktischen Anwendungen für die vorliegenden Sachets. Ein PVA-FiIm, der diese verschiedenen Merkmale aufweist, ist im Handel erhältlich oder kann alternativ leicht nach dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannten Techniken hergestellt werden.

Um die Beibehaltung der Unversehrtheit des Films weiter zu gewährleisten, ist es erwünscht, daß die pH-Umgebung des feuchten PVA-Films im Bereich von ca. 2,5 bis 10, vorzugsweise 4- bis 10 und optimal nahe dem neutralen pH,liegt. Die Möglichkeit einer allmählichen Erosion und Hydrolyse des Films außerhalb des vorstehenden Bereichs könnte zu einem vorzeitigen Brechen der Sachets führen. Eine derartige pH-Umgebung wird von der Natur der aktiven Lösung in dem Sachet oder der Natur des wäßrigen Mediums bestimmt.

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Es ist eine Vielzahl an flüssigen und festen Wirkstoffen für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Sachets anwendbar. Derartige Wirkstoffe umfassen Detergentien, Bleichen, Chlorierungsmittel, Pestizide wie Insektizide, Herbizide, Algaezide und dergl.; Arzneimittel, Farbstoffe, andere Wasserbehandlungschemikalien und dergl. Von besonderem Interesse ist das Einbringen von Chlorierungsmitteln wie Trichlorisocyanursäure, Natriumdichlorisocyanurat, Kaliumdichlorisocyanurat, Monochlortetra-(monokaliumdichlorisocyanurat) und eine Mischung hiervon in Swimming Pools und Wassertürme und das Einbringen von Farbstoffen und/ oder Bakteriziden in Toilettenbehälter, Pissoirs und dergl. Die anhaltende, konstante Freigabe dieser wirksamen Bestandteile in ihre jeweiligen wäßrigen Medien ist insbesondere für die speziellen Erfordernisse dieser Umgebungen geeignet. Um praktikable

i
Freigabegeschwindigkeiten zu erhalten, ist es notwendig, daß der wirksame Bestandteil ein Mindestmaß an Wasserlöslichkeit besitzt. Der exakte Grad der Wasserlöslichkeit variiert in großem Umfang in Abhängigkeit von den Freigabeerfordernissen, d.h. von der Natur der Umgebung, in die der aktive Bestandteil freigegeben wird, von der für die spezielle Anwendung erforderlichen Menge des wirksamen Bestandteils, von dem gewünschten Freigabeintervall und dergl. Er kann somit im Bereich von extrem geringer Löslichkeit bis zur vollständigen Wasserlöslichkeit liegen.

Verfahren zur Herstellung der vorliegenden Sachets sind dem Fachmann gut bekannt. Ein typisches Verfahren wird in der US-PS 2 888 787 beschrieben. Dieses Verfahren umfaßt die Verwendung von zwei Filmen, von denen einer in einer Schale angesaugt wird, um eine Höhlung zu bilden. Die Höhlung wird dann mit dem wirksamen Bestandteil gefüllt, die Luft in der gefüllten Packung vollständig abgesaugt und der andere Film über dem oberen Ende als Abdichtung angebracht, um eine verschlossene Packung zu bilden. Ein typisches Verfahren für die Verwendung bei flüssigen Bestandteilen wird in der US-PS 3 785 556 beschrieben. Dieses Verfahren umfaßt das Füllen einer an einem Ende verschlossenen Umhüllung mit der Flüssigkeit unter einem vorherbestimmten statischen Druck und das Unterziehen eines ausgewählten mit Flüssigkeit gefüllten Teils hiervon einem Verschließen unter

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Wärme und das Abtrennen des verbliebenen Teils der Umhüllung..Die Offenbarungen dieser Patentschriften werden von der vorliegenden Beschreibung mit umfaßt. Variationen dieser Verfahren 'sind natürlich annehmbar, wenn hierdurch eine verschlossene und evakuierte Packung resultiert.

Die Sachets sind dann für das Einbringen in das wäßrige Medium bereit. Die Übergangsperiode, die erforderlich ist, damit das anfänglich trockene PVA-Sachet vollständig gequollen ist plus der Zeit, die erforderlich ist, damit sich die erste Spur an wirksamem Bestandteil löst und durch den gequollenen Film diffundiert, variiert entsprechend der Natur des wirksamen Bestandteils und der Dicke des PVA-Films. Im allgemeinen sind Zeiträume von bis zu ca. 1 Std. ausreichend, um die Diffusion des wirksamen Bestandteils in Gang zu bringen. Es soll jedoch festgestellt werden, daß die Entfernung des Sachets aus dem Kontakt mit dem wäßrigen Medium und sein anschließendes Zurückführen zu demselben nach erheblichen Zeiträumen keine zusätzliche Zeitverzögerung mit sich bringt, wenn die Packung nicht vollständig getrocknet ist. Vielmehr wird unter diesen Umständen eine praktisch augenblickliche und kontinuierliche Freigabe beobachtet. Zum Zeitpunkt der Freigabe wird ein gleichbleibender Zustand hervorgerufen, wodurch der innere osmotische Wasserstrom durch die äußere Diffusion des wirksamen Bestandteils und/oder die Außendruckströmung der Lösung ausgeglichen wird. Die Freigabegeschwindigkeit des aktiven Bestandteils aus dem Sachet kann kontrolliert werden, indem man eine geeignete Dicke und Fläche des PVA-Films für den speziellen aktiven Bestandteil auswählt. Während diese Variablen von dem Praktiker entsprechend seinen speziellen Bedürfnissen ausgewählt werden, liegt die Dicke eines typischen trockenen Films im Bereich von ca. 0,04 bis 0,125 mm. Der gesamte Freigabezeitraum wird durch die Menge des wirksamen Bestandteils bestimmt.

Hinsichtlich der Menge des wirksamen Bestandteils ist es erwünscht, daß das maximale Verhältnis von Gewicht des wirksamen Bestandteils zum Sachetvolumen ca. 800 kg/m und vorzugsweise ca. 500 kg/nr beträgt. Eine derartige Annäherung ist realisti-

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scher als ein Verhältnis von Gewicht zu spezifischer Oberfläche, insbesondere, wenn es sich um Ghlorierungsmittel .handelt. Da die letzteren in feuchter Formulierung Gas entwickeln, würde ein Ansteigen des Chemikaliengewichts innerhalb eines begrenzten Sachetvolumens, das das vorstehend angegebene Verhältnis von Gewicht zu Volumen überschreiten würde, dazu neigen, zu einer Zunahme des Innendrucks und einem etwaigen Brechen des Sachets zu führen. Hinsichtlich des Gesamtgewichts des wirksamen Bestandteils kann der Praktiker eine Entscheidung treffen, vorausgesetzt, daß das vorstehend angegebene Verhältnis eingehalten wird und daß das Gewicht nicht zu groß ist, derart, daß ein Zerreißen des Sachets während einer üblichen Handhabung herbeigeführt wird.

Bei Chlorierungsmitteln

können bis zu 30 Gew.-% des Chlorierungsmittels durch ein Alkalimetallhalogenid wie Natriumchlorid ersetzt werden, um die Aufnahme von osmotischem Wasser aus dem umgebenden wäßrigen Medium zu erleichtern, wobei hierdurch ein wirksamer Kontakt zwischen dem Film und dem Reservoir gefördert wird. Ein derartiges System ergibt eine praktisch augenblickliche und konstante Freigabe, wobei ein anfänglicher beobachtbarer Zeitverlust bei der Freigabe vermieden wird.

Die Anwendungsbereiche bei der Verwendung dieser Sachets wurden vorstehend angegeben. Von speziellem Wert ist die Freigabe von Chlorierungsmitteln in Swimming Pools und Wassertürme. Die Leichtigkeit der Verwendung, die Beseitigung eines unangenehmen Rauchens während der Handhabung des Chlorierungsmittels, die Verfügbarkeit vorherbestimmter Mengen an wirksamen Bestandteilen und die anhaltende kontrollierte Freigabe dienen sämtlich zur Erleichterung des Anwendungsbereichs. Ein weiterer Anwendungsbereich ist die sogenannte Anwendung "unter dem Rand" in Toilettenschüsseln. Dementsprechend wird das Sachet mit Duftstoff plus Verdünnungsmittel gefüllt und unterhalb des Randes der Schüssel angebracht. Der Duftstoff wird freigegeben, wenn das Wasser über das Sachet strömt und die Freigabe wird beendet, wenn das Sachet trocken ist. Somit wird die Freigabe bewirkt,

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wenn sie erforderlich, ist. Diese Verfahrensweise kann als die periodische kontrollierte Freigabe eines wirksamen Bestandteils in eine wäßrige Umgebung und dessen unmittelbare Nachbarschaft durch intermittierende Aktivierung des PVA-Sachets durch Wasser bezeichnet werden. Dies steht im Gegensatz zu der üblichen Arbeitsweise des PVA-Sachets, die eine kontinuierliche kontrollierte Freigabe des wirksamen Bestandteils in eine wäßrige Umgebung darstellt. Es sollte bemerkt werden, daß zahlreiche wirk same Bestandteile für die Freigabe durch diesen Mechanismus zur Verfügung stehen, wie Duftstoffe, Desinfektionsmittel, Detergentien, Bakterizide, Farbstoffe und dergl. Es sollte ebenfalls festgestellt werden, daß es andere Anwendungsbereiche gibt, die in gleicher Weise bei einer derartigen intermittierenden Verwendung anwendbar sind.

Um nachteilige Effekte während der Herstellung und des Versands zu vermeiden, die von der hygroskopischen Natur des PVA herrühren, ist es möglich, das PVA-Sachet in einem weiteren als Feuchtigkeitsbarriere dienenden Beutel zu verpacken. Polyäthylen, Polystyrol und Polyvinylchlorid sind Beispiele für Barrierefilme, die in diesem Zusammenhang verwendet werden können.

Die folgenden Beispiele erläutern erfindungsgemäße Ausführungsformen. In diesen Beispielen sind sämtliche Teile, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von typischen erfindungsgemäßen Sachets.

Die in der folgenden Tabelle beschriebenen Sachets wurden unter Verwendung von zu 99 % hydrolysiertem in kaltem Wasser unlöslichen Polyvinylalkohol hergestellt. Das PVA besaß einen Quellungsgrad von 140 % in Wasser und eine Dicke in feuchtem Zustand von 65 Mikron.

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	Aktiver Bestandteil	- 13 - "·· -	2925543
	Saures Blau Nr. 9 Pulver	Sachefbeladung	Verhältnis von Be ladung zu Sachet- volumen
1.	50 % saures Blau Nr. 9 Paste	0,2 g	70 kg/m⁵
2.	flüssiges Bakteri zid ( 50 % quater när es Ammonium chlorid)	3 g	140 kg/m⁵
3.	7,25 g	470 kg/m⁵

Jedes Sachet wurde dann in einen 1 1 Wasser enthaltenden gut gerührten Becher eingetaucht. Man entnahm in periodischen Zeit-

ί
abständen Aliquots und überprüfte die Konzentration an einem Spektralphotometer. Der blaue Farbstoff und das Bakterizid zeigten eine maximale Absorption bei 629 nm bzw. 290 nm. Das Wasser wurde zwei- bis dreimal je Tag ausgetauscht. Die Freigabe wurde zumindest 100 Stdn. bei Raumtemperatur überwacht.

Die Freigabeschemata dieser Systeme wurden in Fig. 1 (Sachet 1), Fig. 2 (Sachet 2) bzw. Fig. 3 (Sachet 3) aufgezeichnet. In jedem Fall wurde ein anfänglicher Zeitverlust für den Übergang von trockenem Sachet zu einem vollständig gequollenem beobachtet. Hiernach wurden Schemata einer konstanten Freigabe in das wäßrige Medium beobachtet.

Beispiel 2

Man stellte Sachets mit einer effektiven Fläche von 4-7,5 cm aus einem in kaltem Wasser unlöslichen Polyvinylalkoholfilm mit einer Dicke in trockenem Zustand von 5I Mikron her. In diesem Fall wurde ein 2,4-Diehlorphenoxyessigsäureherbizid (2,4-D) als Wirkstoff verwendet. Das 2,4-D besaß eine Wasserlöslichkeit von 290 ppm bei Raumtemperatur. Man führte zwei Freigabeuntersuchungen durch, indem man bei einer eine Beladung von 1 g 2,4-D in Pulverform und bei der anderen eine 1 g Beladung von 2,4-D in Tablettenform verwendete. Die verschlossenen Sachets wurden dann

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dem in Beispiel 1 beschriebenen Testverfahren unterzogen.

Die Testergebnisse ergaben Freigabegeschwindigkeiten von null-

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ter Ordnung von 2,24 mg/cm χ Tag bzw. 2,22 mg/cm χ Tag für die mit Pulver bzw. Tabletten beladenen Sachets. Somit wurde in jedem Fall eine wirksame und kontrollierte Herbizidfreigabe erzielt.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt eine Serie von Experimenten betreffend die Freigabe von Chlorierungsmitteln aus typischen Sachets der Erfindung.

A. Mai. stellte gepulverte Trichlorisocyanursäure (TCCA) enthaltende Sachets gemäß den in der folgenden Tabelle angegebenen Variablen her. Diese Sachets wurden dann gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 untersucht, wobei die Ergebnisse in der folgenden Tabelle angegeben sind. Da das Hauptprodukt mit TCCA in Wasser unterchlorige Säure ist, wurde für die Chlorbestimmung eine Methylorangemethode verwendet.

Dicke des trockenen PVA (mm)	Verhältnis von Bela dung zu Sachetvolu- men (kg/nr)	Sachetbe- ladung (g)	Freigabegeschwindigkeit (mg/cm χ Tag)	OCl"	CA*
0,05 0,075 0,125	140 165 115	10 9,5 10,5	TCCA	54,4 22,6 19,7	25,6 17,2 14,2
22,9 15,0 15,0

*0A = Cyanursäure

Diese Freigabegeschwindigkeiten waren kennzeichnend für eine Chlorfreigabe nach einem. Schema nullt er Ordnung.

Ahnliche Daten wurden bei weiteren Chlorierungsmitteln ent-

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wickelt lind in der folgenden Tabelle angegeben.

Chlorie	Dicke	Sachet-	Verhält	NaCl-	Ireigabege-
rung s-	des	bela-	nis von	gehalt	s chwind i gk e it en
mittel	trockenen PVA-	dung (s)	Beladung zu Volu	W	ο (mg/cm χ Tag)
	Films		men -j		OCl"
	(mm)		(kg/m-0
Trichlor-	0,075	5	290		30,97
isocyanu-	0,10	5	290	—	23,21
rat
Kaliumdi-	0,075	10	450	__	81,04
chloriso-	0,1	7	400	__	64,03
cyanurat
physikali	0,075	8	350	__	51,45
sche 20/80-	0,1	7	500	—	39,32
Mischung der	0,1	10	550	——	37,31
vorstehenden
Mittel 1 und 2 ι
Monotri-	0,075	3	510	„	■48,95 :
chlortetra-	0,075	3	345	ν ——	43,04
(monokalium-	0,075	10	425	——	49,30
dichloriso-	0,1	6	185	- ——	24,0
cyanurat)
Monotri-	0,075	5	450	5	51,0
chlortetra-	0,075	10	125	10	53,95
(monokalium-	0,075	10	640	15	58,27
dichloriso-	0,075	10	480	20	45,26
cyanurat)	0,075	10	460	30	44,80
	0,1	5	200	5	25,95
	0,1	5	250	5	29,34
	0,1	5	330	5	38,07

B. In Anbetracht der Empfindlichkeit von PVA-Filmen gegeE Chlor infolge der Anwesenheit einer hohen OC!""-Konzentration in dem Sachet wurde die Stabilität dieser Sachets untersucht. So tauchte man PVA-FiImstücke von 0,05, 0,075 und 0,125 mm in BadlÖr.ungen, die gesättigte Lösungen von verschiedenen Chlorierungsmitteln enthielten. Man entnahm Proben zur Bestimmung eines Versagens des Films periodisch. Die Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

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Chlorierungs-	pH der ge	Dicke des	Stabilität (Tage)
mittel	sättigten	PVA-PiIms
	Lösung	(mm)
Trichloriso	2,6 - 5,0	0,05	10
cyanursäure
Trichloriso-	2,6 - 5,0	0,075	24
cyanursäure
Trichloriso-	2,6 - 3,0	0,125	50
cyanursäure
Natriumdi-	7,0	ganz	unbegrenzt
chloriso-			stabil
cyanurat
Kaliumdi-	6,0	ganz	unbegrenzt
chloriso-			stabil
cyanurat
Monochior-	4,4 - 4,6	ganz	unbegrenzt
tetramono-			stabil
kaliumdi-
chloriso-
cyanurat
Calciumhypo-	12,5	ganz	rasche Auflösung
chlorit

Es ist somit ersichtlich, daß trotz der Empfindlichkeit gegen Chlor die Sachets während kommerziell annehmbarer Zeiträume fortbestehen und Chlor freigeben können. Lediglich, wenn die pH-Umgebung außerhalb des Bereichs von ca. 2,5 bis 10 liegt, tritt die Schwierigkeit einer Aufrechterhaltung der Sachetstabilität auf.

C. Zur Desinfektion ist in Swimming Pools im allgemeinen die Anwesenheit von verfügbarem Chlor bei einem Gehalt von 1 ppm erforderlich. Aufgrund der kontinuierlichen Eliminierung des verfügbaren Chlors durch verschiedene Faktoren wie Sonnenlicht, Wind, TemperaturSchwankungen und Badverunreinigungen war es notwendig, einen geeigneten Mechanismus zur Freigabe des Chlorierungsmittels zur Verfügung zu haben, um den erforderlichen Chlorspiegel wiederherzustellen. In Abhängigkeit von der verwendeten Methode kann die Freigabe in einem Bereich von einer Schockbehandlung durch Calciumhypochlorit bis zu einem ver-

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ORIGINAL INSPECTED

feinerten Beschicker oder Abstreichspender mit regulierten Pumpzyklen liegen. Sämtliche "bestehenden Methoden beruhen auf der Auflösungsgeschwindigkeit des Chlorierungsmittels, die. in großem Ausmaß von der Strömungsgeschwindigkeit, Tablettengestalt, dem pH und der Temperatur abhängt. Die Auflösung ist ein Verfahren erster Ordnung, das praktisch ausgedrückt im allgemeinen eine sich vermindernde Menge an aktivem Bestandteil ergibt. Als Ergebnis hiervon wird gewöhnlich zu Beginn eine überschüssige Menge an Chlorierungsmittel freigegeben, um einen ausreichenden Chlorspiegel während eines späteren Stadiums sicherzustellen. Dies führt zu einem nicht notwendigen Verlust an wirksamem Bestandteil. In Abhängigkeit von der Häufigkeit und Art der Anwendung können ein erheblicher Verlust an Chlorierungsmittel resultieren.

Es wurde daher ein Computerprogramm aufgestellt, um Chlorspiegel in dem Pool unter verschiedenen Freigabe- und Eliminierungsbedingungen zu simulieren. Demgemäß erhielt man eine TCCA-Spiegelsimulierung für einen 95 nr Pool, bezogen auf die anfängliche Bedingung bzw. Konzentration von 125 g TCCA (1 ppm OCl") in dem Pool zum Zeitpunkt Null, hervorgerufen entweder durch eine Schockbehandlung oder einen früheren Chlorierungszyklus und die Notwendigkeit einer Aufrechterhaltung eines minimalen TCCA-Spiegels von 125 g zu. jedem Zeitpunkt während 10 Tagen. Die bei der Simulierung verwendeten Freigabesysteme waren ein PVA-Sachet nullter Ordnung und periodische Beschickungen nullter Ordnung und erster Ordnung von einem Abstreicher oder Spender. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 und der folgenden Tabelle angegeben. Es ist ersichtlich, daß unter den Simulierungsbedingungen die kontinuierliche Freigabe nullter Ordnung aus dem PVA-Sachet einen nahezu konstanten TCCA-Spiegel von 125 g (1 ppm OCl") zu jedem Zeitpunkt ergab, während andere periodische Freigabesysteme dazu neigten, den Pool so hoch wie das fünffache des erforderlichen Chlorspiegels in Abhängigkeit der Häufigkeit und der Art der Anwendung überzuchlorieren. Die Bereiche bzw. die Fläche zwischen dem TCCA-Spiegel einer kontinuierlichen Freigabe nullter Ordnung und demjenigen anderer periodischer Freigabesysteme in Fig. 4- zeigen den tatsächlichen Verlust an Chlorie-

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rungsmittel. Diese Werte wurden auch, in der Tabelle angegeben. Das bei diesen Versuchen verwendete Sachet wurde aus einem in kaltem Wasser unlöslichem PVA-FiIm mit einer Dicke in trockenem Zustand von 76 Mikron hergestellt.

Vergleich der erforderlichen TCGA für die Aufrecht erhaltung; eines TCCA-Spiegels von. 125 K (1 P"cra OCl") in einem 95 m Pool bei 80⁰C während 10 Tagen*

Anwendungsart	Gesamtmenge an erforder lichem TCCA (g)	Verlust an wirksamem Be standteil (/O)
kontinuierliche Freigabe erster Ordnung	2500	190,7
periodische Freigabe erster Ordnung einmal alle 5 Tage	1800	109,3
periodische Freigabe erster Ordnung einmal alle 3,3 Tage	1470	70,9
periodische Freigabe erster Ordnung einmal alle 2,5 Tage	1320	53,5
periodische Freigabe null- ter Ordnung 8 ötdn./Tag- Pumpzyklus	960	11,6
kontinuierliche Freigabe nullter Ordnung aus dem PVA-Sachet	860	0

* Anfängliche TCCA-Konzentration in dem Pool: 125 g-

Diese Daten zeigen somit das mit Hilfe der erfindungsgemäßeη PVA-Sachets erhaltene effiziente und wirtschaftliche Freigabepotential im Hinblick auf die Freigabe von Chlorierungsmitteln in Swimming Pools.

D. Zusätzlich zu Teil C wurde eine Bestimmung hinsichtlich der

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vergleichbaren Wirkungen bei der Verwendung herkömmlicher Chlortabletten bzw. der vorliegenden Sachets bei der Qhlorierung von Swimming Pools durchgeführt. Das verwendete Kriterium war die Aufrechterhaltung eines Chlorspiegels von 1 ppm in einem 95 m Pool während eines Zeitraums von 10 Tagen. Die Freigabemethode für die Tabletten erfolgte durch einen Beschicker, einen Abstreicher und einen schwimmenden Beschicker, während die Freigabemethode für das PVA-Sachet ein schwimmender Beschicker war. Man verwendete einen PVA-FiIm mit einer Dicke von 0,1 mm. Man ermittelte, daß 2,5 kg Monotrichlortetra-(monokaliumdichlorisocyanurat) in Tablettenform erforderlich waren, im Gegensatz zu 1,3 kg desselben Mittels in Form des Sachets. Es werden daher wesentliche Einsparungen mit den vorliegenden Sachets erreicht. Zusätzlich wurde bei den Sachets eine konstante, gleichförmige Freigabe beobachtet.

Beispiel 4-

Man untersuchte die Art der Freigabe bei Raumtemperatur von Pyribenzamin, einem Antihistamin, aus in kaltem Wasser unlöslichen Polyvinylalkoholsachets (Dicke 0,05 mm) in destilliertem Wasser. Die Eigenschaften des Sachets und die erhaltenen Freigabedaten sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Die Konzentration des Pyribenzamins wurde direkt unter Verwendung eines Spektralphotometers für den sichtbaren UV-Bereich während des Testverfahrens, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, gemessen.

D(cm²/Sek.)	JC	Bela dungen (S)	Verhältnis von Bela dung zu. Sachetvo- lumenv (kg/m⁵)	(Stdn.)	(Stdn.)	(Stdn.)
2,56 x 10~⁹	14-9	0,25	140	0,58	2,55	4-, 9
2,13 x 10~⁹	121	0,29	160	0,70	3,5	6,7

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D = Diffusionskoeffizient des Wirkstoffs im Film k = Verteilungskoeffizient des Wirkstoffs im Film ty, = Zeitverlust

tc-Q = Zeit für eine 50 %ige Freigabe

tq₀ = Zeit für eine 90 %ige Freigabe

Die tc-Q- und tq_Q-Werte für die Pyribenzaminfreigabe entsprechen somit den Erfordernissen einer oralen Dosisform. Es ist zu erwarten, daß ein PVA-Tablettenüberzug ein Freigabesystem nullter Ordnung ergeben würde. In diesem Fall würden die Löslichkeit des Pyribenzamins und die Festigkeit des PVA-Films das Einbringen des osmotischen Wassers derart begrenzen, daß die Unversehrtheit des Freigabesystems aufrechterhalten wird.

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Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmanii - Qr. R. Koenigsb«rger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. KIingseis^n - Dr. F. Zurnstein jun. PATENTANWÄLTE 80OO München 2 ■ Bräuhausstraße 4 ■ Telefon SammclNr. 22 5341 ■ Telegramme Zumpat -Telex 529979 Case 2-11752/AUÖ 86A/CIP Patentansprüche

1.^Verschlossenes Sachet für die kontrollierte Freigabe Wirkstoffs in ein wäßriges Medium mit einer maximalen

Temperatur von 60⁰C, umfassend eine Umhüllung aus in kaltem Wasser unlöslichem Polyvinylalkohol in Form eines Films', wobei dieser Polyvinylalkohol mindestens einen Quellungsgrad in Wasser von ca. 120 % besitzt, und in der Umhüllung enthaltend hierin eine wirksame Menge eines aktiven Bestandteils von zumindest minimaler Löslichkeit in Wasser, wobei der pH der wäßrigen Lösung des aktiven Bestandteils im Bereich von 2,5 bis 10,0 liegt und das verschlossene Sachet ein maximales Verhältnis des Wirkstoffgewichts zum Sachetvolumen von ca. 800 kg/nr aufweist.

2· Sachet gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Bestandteil unter Detergentien, Bleichen, Pestiziden, Chlorierungsmitteln, Arzneimitteln, Bakteriziden, Chemikalien und Farbstoffen ausgewählt wird.

3. Sachet gemäß Anspruch 2, dadurch gekennz-e i chn e t, daß der Wirkstoff ein Chlorierungsmittel ist.

4. Sachet gemäß Anspruch 3i da durch gekennz e i ch η e t, daß das Chlorierungsmittel Trichlorisocyanursäure , Natriumdichlorisocyanurat, Kaliumdichlorisocyanurat oder eine Mischung hiervon ist.'

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5. Sachet gemäß Anspruch. 4, dadurch, gekennzeichnet, daß das Chlorierungsmittel Monotrichlortetra-(monokaliumdichlorisocyanurat) ist.

6. Sachet gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff ein Bakterizid ist.

7. Sachet gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Bereich 4,0 bis 10,0 beträgt.

8. Sachet gemäß Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß maximal ca. 30 Gew.-% des Chlorierungsmittels durch ein Alkalimetallhalogenid ersetzt sind.

9. Verfahren zur kontrollierten Freigabe eines Wirkstoffs in ein

wäßriges Medium mit einer maximalen Temperatur von 60°C, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:

(1) die Herstellung eines verschlossenen Sachets aus einem in kaltem Wasser unlöslichen Polyvinylalkohol in Form eines Films, wobei der Polyvinylalkohol einen minimalen Quellungsgrad in Wasser von ca. 120 % besitzt, und hierin eine wirksame Menge eines Wirkstoffs mit zumindest einer minimalen Löslichkeit in Wasser eingeschlossen ist, und wobei das verschlossene Sachet ein maximales Verhältnis von Wirkstoffgewicht zum Sachetvolumen von ca. 800 kg/nr aufweist;

(2) das Einbringen des verschlossenen Sachets in ein wäßriges Medium;

(3) das Quellen des Polyvinylalkoholilms;

(4) das Einbringen des wäßrigen Mediums in das Sachet, um den Wirkstoff zu lösen, wobei die wäßrige Lösung des Wirkstoffs einen pH im Bereich von 2,5 bis 10,0 besitzt und

(5) das Diffundierenlassen des Wirkstoffs durch den gequollenen Film unter Ermöglichung der Freigabe in das wäßrige Medium.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff ausgewählt wird unter Detergentien, Bleichen, Pestiziden, Chlorierungsmitteln, Arznei-

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ORIGINAL INSPECTED

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mitteln, Bakteriziden, Chemikalien und Farbstoffen.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff ein Chlorierungsmittel ist.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlorierungsmittel Trichlorisocyanursäure, ITatriumdichlorisοcyanurat, Kaliumdichlorisocyanurat oder eine Mischung hiervon ist.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlorierungsmittel Monotrichiortetra-(monokaliumdichlorisocyanurat) ist.

14-. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff ein Bakterizid ist.

15. Verfahren gemäß Anspruch 9> d a d u r c h g e k e η η zeichnet, daß der pH-Bereich 4,0 bis 10,0 beträgt.

16. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige Medium ein Swimming Pool ist.

17· Verfahren gemäß Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringungsstufe (4) auf nichtkontinuierlicher Basis beruht, derart, daß man eine intermittierende Diffusion gemäß Stufe (5) schafft.

18. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man maximal ca. 30 Gew.-% des Chlorierungsmittels durch ein Alkalimetallhalogenid ersetzt.

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