KR100481932B1 - 마이크로캡슐화된조성물 - Google Patents

Abstract

잎의 적용에 특히 적합한 폴리우레아 마이크로캡슐은 계면 중합 공정에 의해서 제조되는데, 이 공정에서 상기 폴리우레아는 폴리이소시아네이트 : 디이소시아네이트의 중량비(두 가지 형태의 이소시아네이트가 존재할 때)가 약 1:100 내지 약 1:15인 방향족 디이소시아네이트 및 선택적으로 3개 이상의 이소시아네이트 그룹을 갖는 방향족 폴리이소시아네이트로부터 제조되고, 상기 마이크로캡슐의 평균 입자 크기는 약 1 내지 5 미크론이다. 농약의 종래 액체(예를 들어, 유화가능한 농축물) 조성물과 비교할 때, 마이크로캡슐은 종래 액체 조성물과 거의 대등한 생물학적 활성을 제공하면서 취급하기가 편리하고 활성 성분을 높게 충전할 수 있게 한다.

Description

마이크로캡슐화된 조성물

본 발명은 마이크로캡슐화된 조성물, 특히 농약 조성물에 관한 것으로, 특히 이러한 조성물은 잎의 적용으로 정착한 식물에 적용하기가 유용하다.

농약(pesticides) 및 다른 농약용 화학약품의 마이크로캡슐화는 수많은 다른 활성 성분과 관련하여 다수의 마이크로캡슐화 공정 또는 기술을 사용하여 수년간 수행되어 왔다. 일반적으로, 상기 조성물을 제조하는 목적은 활성 성분의 방출을 조절하는 것이고, 특히 상기 성분이 일정 기간에 걸쳐서 방출되어 유효 기간에 걸쳐서 이용 가능할 수 있게 하기 위하여 장기간 효능을 위한 방출을 제공하는 것이다. 이것은 비교적 짧은 기간 또는 어떤 환경 조건 하에서 저하되거나 분해되는 농약 또는 다른 성분을 위해서 특히 중요하다. 마이크로캡슐화된 조성물의 사용은 한번의 초기 투약(용액, 에멀젼, 알갱이 등의 비캡슐화되거나 또는 비조절된 방출제제의 경우) 때보다 환경으로 연속적으로 방출되기 때문에 장기간에 걸쳐서 활성성분의 유효한 활성을 제공한다.

마이크로캡슐화된 농약은 발아전(preemergence) 농약으로서 주로 사용되는데, 이것은 새로 발생되는 잡초 종이나 유충 단계의 곤충을 죽이거나 조절하는데 사용할 수 있어 식물이 출현되거나 또는 곤충이 나타나기 전에 토양에 적용된다. 이러한 적용에서는 농약이 일정 기간, 일반적으로 최소한 수주일에 걸쳐서 환경으로 방출되도록 하기 위해서 비교적 느린 방출 속도가 요구된다.

일반적으로, 마이크로캡슐화된 형태의 농약은 물리적 방법, 상전이 방법 및 계면 중합의 3가지 일반적인 방법 중 한가지 방법에 의해 제조된다. 이들 방법 중 3번째 방법인 계면 중합에서, 마이크로캡슐 벽(walls)은 중합 반응으로 제조되는 중합 물질로 형성되는데, 이러한 중합 반응은 일반적으로 수상 및 물과 혼합되지 않는(water-immiscible) 유기상의 2상 사이의 계면에서 일어나는 것이 바람직하다. 일반적으로 상기 2상은 수중유형 (O/W형:oil-in-water) 에멀젼 형태이나, 유중수형 (W/O형:water-in-oil) 에멀젼일 수도 있다.

미국 특허 제 4,285,720호에는 계면 중합 기술에 의해 농약 및 다른 농약용 화학약품을 포함하는 마이크로캡슐화된 물과 혼합되지 않는 물질을 제조하는 공정이 개시되어 있다. 일반적으로 상기 공정은 물, 하나 이상의 계면활성제 및 보호 콜로이드를 포함하는 수상 및 마이크로캡슐화될 물질, 바람직하게는 하나 이상의 용매 및 하나 이상의 유기 폴리이소시아네이트로 이루어진 유기상의 제조를 포함한다. 또한 마이크로캡슐화될 물질이나 용매는 폴리이소시아네이트를 위한 용매로 작용할 수도 있다.

상기 두상은 수상 내에 유기상의 물리적 분산을 위해서 혼합된다. 이것은 일반적으로 교반하면서 유기상을 수상에 첨가시켜 수행된다. 교반 및 다른 조건은 유기상(바람직한 크기의 소적 형태)이 수상 내에 분산되어 있는 O/W형 에멀젼을 제조하기 위해서 조절된다. 그 후, 상기에서 제조된 혼합물의 pH 및 온도를 조절하여 유기상의 소적과 수상 사이의 계면에서 일어나는 폴리이소시아네이트의 축합 반응에 영향을 주어 유기상을 포함하는 마이크로캡슐의 폴리머 또는 쉘 벽을 형성시킨다.

미국 특허 제 4,285,720호에는 하나 이상의 폴리이소시아네이트를 사용하여, 약 0.5 내지 4,000 마이크론 소적 크기의 마이크로캡슐을 제조할 수 있는 공정이 개시되어 있다. 상기 특허의 실시예 및 그 후의 일반적인 방법에 따라서 제조된 마이크로캡슐은 매우 효과적으로 조절되고 비교적 장기간(수주일) 방출되는 것으로 알려져 있다.

그러나, 식물의 잎에 적용되기 위해서 사용되는 마이크로캡슐화된 물질에 대해서는 다른 성질이 요구된다. 비교적 장기간 조절되고 방출되는 것과는 반대로, 잎의 적용을 위한 마이크로캡슐은 신속한 살충 효과를 제공하기 위해서 모든 물질을 비교적 빨리 방출하는 것을 필요로 한다.

피레트로이드(pyrethroids)는 곤충으로부터 식물을 보호하기 위해 사용되는 농약 중 우수한 농약이다. 현재 농약 실험에서, 식물 잎의 적용을 위한 피레트로이드를 포함하는 조성물은 비캡슐화된 형태, 전형적으로 유화가능한 농축물 및 젖을 수 있는 분말로 제공되고, 이러한 것들은 물과 혼합되어 조성물이 형성된 후 식물에 분사된다.

그러나, 피레트로이드의 취급은 피부에 해로운 반응을 야기하는 경우가 있는 것으로 알려져 있다. 이 반응은 화상, 변색, 마비 또는 통증 감각으로 표현되며, 이러한 감각은 취급자 안면부에 가장 현저하게 나타난다. 감각 이상증(paraesthesia)으로 알려진 이 반응은 일반적으로 취급자가 오염된 손으로 무의식적으로 안면을 만짐으로써 소량의 피레트로이드가 얼굴에 전달되는 것과 관련이 있다. 이 문제는 가루(dust)나 알갱이 같은 고형 제제에서 특히 심할 수 있다.

농약의 마이크로캡슐화는 종종 마이크로캡슐의 폴리머 벽이 취급자가 활성 농약과 접촉하는 것을 최소화시킬 수 있는 정도로 농약 취급의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한 농약의 마이크로캡슐화는 상응하는 유화가능한 농축물, 적을 수 있는(wettable) 분말 또는 가루보다 비교적 더 농축된 형태의 물질을 제공함으로써 농약 제조시에 사용되어 환경에 방출되는 용매, 계면활성제, 분산제, 서포터(supports) 등의 불활성 물질의 양을 감소시키는 가능성 등의 장점을 제공할 수 있다. 그러나, 토양에 적용되는 농약에 대하여 현재까지 사용된 전형적인 서방형 마이크로캡슐은 비교적 빠르고 완전한 방출이 필요한 곳에서의 적용은 만족스럽지 않았다.

발명의 요약

본 발명은 마이크로캡슐을 제조하기 위하여 (a) 물과 혼합되지 않는 캡슐화될 물질, 방향족디이소시아네이트 및 선택적으로 3개 이상의 이소시아네이트 그룹을 갖는 방향족 폴리이소시아네이트를 포함하고 방향족 디이소시아네이트에 대한 방향족 폴리이소시아네이트의 중량비가 최대 약 1:1.5인 유기상을 제조하는 단계, (b) 유기상을 물, 보호 콜로이드 및 계면활성제를 선택적으로포함하는 수상에 도입하는 단계, (c) 높은 전단 응력(shear) 하에서 혼합하여 평균 크기가 약 1 내지 5 마이크론인 오일 소적을 갖는 O/W형 에멀젼을 형성하는 단계 및 (d) 유기상을 포함하는 폴리우레아 마이크로캡슐을 형성하는 계면 중합 반응이 일어나도록 하기 위하여 O/W형 에멀젼의 온도 및/또는 pH를 필요에 따라 조절하는 단계를 포함하는 공정을 포함한다.

도1-5는 본 발명의 조성물에 대한 살충 및 제초 평가 결과 그래프이다.

비교적 신속한 방출 및 잎의 적용에 적합한 마이크로캡슐화된 농약은 미국 특허 제 4,285,720호에 개시된 일반적인 공정에 2가지 중요한 변화와 조절을 가하여 제조될 수 있음이 공지되어 있다. 이것들은 여기에서 기술한 바와 같이 벽에서 상호 연관(cross-linking)이 없거나 비교적 적은 마이크로캡슐을 제조하는 모노머 또는 모노머 혼합물 및 평균 입자 크기가 약 1 내지 5 마이크론, 바람직하게는 2 내지 4.5 마이크론을 갖는 비교적 작은 소적을 포함하는 오일상이 있는 O/W형 에멀전의 형성과 관계가 있다. 또한, 비교적 크기가 작기 때문에 본 발명의 캡슐은 비교적 얇은 벽을 갖는다. 미국 특허 제 4, 285,720호의 내용은 여기에 참고로 도입된다.

간략하게, 이 공정은 폴리우레아의 불연속 캡슐 내에 물과 혼합되지 않는 물질(현재의 경우 바람직하게는 피레트로이드 살충제를 포함하는 유기상)을 캡슐화하는 것을 포함한다. 이 공정에서, 아민을 형성시키기 위하여 이소시아네이트 모노머의 가수 분해가 일어나고, 아민이 계속해서 다른 이소시아네이트 모노머와 반응하여 폴리우레아를 형성한다. 일반적으로, 이 공정은 2 단계를 포함한다.

제1 단계에서, 수상 내에 물과 혼합되지 않는 상의 물리적 분산이 준비된다. 물과 혼합되지 않는 상은 하기에 기술한 바와 같은 다른 물질과 함께 캡슐화될 농약을 포함한다. 공지된 바와 같이, 상기 분산은 높은 전단 응력 장치에 의해서 이루어지고, 이 단계는 바람직한 소적 크기(하기에 기술한 바와 같이)에 도달할 때까지 수행된다. 이 후의 공정에서는 단지 온화한 교반만이 필요하다.

제2 단계에서, 상기 분산액이 온도 약 20℃ 내지 90 ℃에서 높은 전단 응력하에서 교반되는데, 이때 유기상과 수상 사이의 계면에서 유기 디이소시아네이트 및 유기 폴리이소시아네이트를 참여하는 반응이 일어나 폴리우레아가 형성된다. 제2 단계 동안에 제조된 혼합물의 pH 및 온도 범위 조절은 이러한 축합 반응을 촉진시킨다.

수상은 물, 보호 콜로이드 및 바람직하게는 계면활성제로부터 제조된다. 일반적으로, 상기 상의 계면활성제 또는 계면활성제들은 HLB가 약 12 내지 16을 갖는 음이온성 또는 비이온성 계면활성제일 수 있다. 하나 이상의 계면활성제가 사용되면, 각각의 계면활성제는 결합된 계면활성제의 전체 HLB 값이 약 12-16 범위 내인한 12 이하 또는 16 이상의 HLB 값을 가질 수 있다. 적합한 계면활성제는 리니어 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 에톡실레이티드 노닐페놀, 나프탈렌 술포네이트, 긴 체인의 알킬 벤젠 술포네이트 염, 프로필렌 및 에틸렌 옥사이드의 블록 공중합체, 음이온성/비이온성 블렌드 등을 포함한다. 바람직하게는 계면활성제의 소수성 부분은 물과 혼합되지 않는 상과 유사한 화학적 특성을 갖는다. 따라서, 후자가 방향족 용매를 포함할 때, 하나의 적합한 계면활성제는 에톡실레이티드 노닐페놀이다. 특히 계면활성제는 프로필렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드의 블록 공중합체 및 음이온성/비이온성 블렌드를 포함하는 것이 바람직하다.

수(또는 연속)상에 존재하는 보호 콜로이드는 오일 소적에 강하게 흡착되어야만 하고 폴리아크릴레이트, 메틸 셀룰로오스, 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴아미드, 폴리(메틸비닐 에테르/무수 말레익), 폴리비닐 알코올 및 메틸비닐 에테르/말레산 [가수분해된 메틸비닐 에테르/무수 말레익(여기에서 참고로 도입된 미국 특허 제 4,448,929호 참조)]; 및 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 리그노술포네이트 등과 같은 물질을 포함하는 넓은 영역으로부터 선택될 수 있다. 그러나, 보호 콜로이드는 바람직하게는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 리그노술포네이트, 가장 바람직하게는 소디움 리그노술포네이트로부터 선택된다.

상기 공정에서 계면활성제의 농도 범위(계면활성제가 사용될 때)는 수상을 기초로 하여 약 0.01 내지 3.0 중량%이나, 더 높은 농도의 계면활성제가 사용될 수도 있다. 보호 콜로이드는 일반적으로 약 0.1 내지 5.0 중량%의 양으로 수상에 존재한다. 모든 오일 소적의 표면을 완전히 코팅하는데 충분한 양이 존재하는 한, 도입된 보호 콜로이드 양은 분자량, 상용성 등과 같은 여러 인자에 의존한다. 보호 콜로이드는 유기상에 첨가되는 전에 수상에 첨가될 수 있거나, 또는 상기 유기상 또는 유기상의 분산 후에 전체 계에 첨가될 수 있다. 계면활성제는 소적 표면으로부터 보호콜로이드를 제거하지 않도록 하기 위하여 선택되어야만 한다.

유기상은 물과 혼합되지 않는 캡슐화될 농약 및/또는 다른 농약용 화학약품, 선택된 하나 이상의 용매, 방향족 디이소시아네이트 및 또한 바람직하게는 방향족 폴리이소시아네이트를 포함한다. 적합한 용매는 크실렌, 나프탈렌, 또는 방향족 혼합물과 같은 방향족 탄화수소; 헥산, 헵탄 및 사이클로 헥산과 같은 지방족 또는 사이클로지방족 탄화수소; 알킬 아세테이트 및 알킬 프탈레이트를 포함하는 알킬 에테르, 사이클로헥사논 또는 아세토페논과 같은 케톤, 염화 탄화수소, 식물유(vegetable oils), 또는 두 가지 이상의 이러한 용매 혼합물을 포함한다.

본 발명자들은 미국 특허 제 4,285,720호의 공정을 조절함으로써 농업 환경에 적용하였을 때, 캡슐화된 내용물을 비교적 신속하게 방출하는 마이크로캡슐을 수득할 수 있음을 알았다.

신속한 방출 특성은 폴리머 벽에서 상호 연관이 없거나, 또는 비교적 작은 상호 연관을 갖고, 비교적 작은 평균 입자 크기(하기에 기술한 바와 같이)를 갖는 마이크로캡슐을 제공함으로써 달성된다. 벽들은 방향족 디이소시아네이트 또는 3개 이상의 이소시아네이트 그룹을 갖는 방향족 폴리이소시아네이트를 갖는 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트의 혼합물로 형성되는데, 상기 혼합물에서 디이소시아네이트에 대한 폴리이소시아네이트의 중량비는 약 1:100 내지 약 1:1.5, 바람직하게는 약 1:50 내지 약 1:10이다.

본 발명에서 사용될 수 있는 상기 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트는 미국 특허 제 4,285,720호에 기술된 것들이다. 본 발명의 공정에서 사용될 수 있는 디이소시아네이트는 m-페닐렌 디이소시아네이트, p--페닐렌 디이소시아네이트; 1- 클로로-2,4--페닐렌 디이소시아네이트; 4,4 '-메틸렌비스(페닐 이소시아네이트); 3,3 '-디메틸-4,4 '-비페닐렌 디이소시아네이트; 4,4 '-메틸렌비스(2-메틸페닐 이소시아네이트); 3,3 '-디메톡시-4,4 '-비페닐렌 디이소시아네이트; 2,4-톨리엔 디이소시아네이트; 2,6-톨리엔 디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨리엔 디이소시아네이트의 이성질체 혼합물 및 2,2', 5,5 '-테트라메틸-4,4' -비페닐렌 디이소시아네이트를 포함한다.

본 발명에서 사용될 수 있는 방향족 폴리이소시아네이트는 3개 이상의 이소시아네이트 그룹을 갖고 폴리메틸렌 폴리페닐이소시아네이트(ICl 또는 Bayer로부터 입수 가능한), 테트라페닐에탄 트리이소시아네이트( "Desmodur R") 및 1몰의 트리메틸올프로판과 3몰의 톨리엔 디이소시아네이트( "Desmodur TH")(Bayer A.G.으로부터 입수 가능한 Desmodur 제품) 사이에서 형성된 부가 생성물을 포함한다.

필요한 벽의 성질을 제공하기 위하여 폴리이소시아네이트가 필요한지, 필요하면 상대적인 양은 어느 정도인지는 활성 성분 또는 조성물의 성분 및 조성물이 사용되는 용도에 의존될 것이다. 예를 들어, 잎의 적용을 위해 제초제 플루아지홉-P-부틸을 함유하는 마이크로캡슐화된 조성물에 대하여, 만족한 캡슐은 단지 폴리이소시아네이트가 없는 톨리엔 디이소시아네이트의 혼합 이성질체만을 사용하여 제조될 수 있는데, 상기 혼합물에서 디이소시아네이트에 대한 폴리이소시아네이트의 중량비는 약 1:1.5까지 높을 수 있다. 그러나, 살충제 람다-시할로트린(lambda-cyhalothrin)을 포함하는 조성물에서는, 캡슐 벽에서 상호 연관을 제공하기 위해서 약간의 폴리이소시아네이트가 필요하다. 여기서 폴리이소시아네이트:디이소시아네이트의 중량비는 약 1:100 내지 약 1:3, 바람직하게는 약 1:50 내지 약 1:10이어야 한다.

미국 특허 제 4,285,720호에서는 이들 두 가지 형태의 이소시아네이트의 혼합물, 특히 톨리엔 디이소시아네이트(TDI)(다수의 이성질체) 및 폴리메틸렌 폴리페닐이소시아네이트(PPI)를 사용하는 것이 개시되어 있고, 실시예는 PPI:TDI의 중량비가 약 2:1 내지 약 1:1을 갖는 이들 두 이소시아네이트 혼합물의 사용을 설명하고 있으나, 이 특허에는 이러한 혼합물의 사용에 대한 다른 정보는 제공되어 있지않다.

상기 공정에서 사용되는 유기 이소시아네이트의 전체 양은 형성된 마이크로캡슐 벽의 내용물을 결정할 것이다. 일반적으로, 이소시아네이트(및 이들로부터 형성되는 상응하는 마이크로캡슐 벽)는 마이크로캡슐의 약 2.0 내지 15 중량%, 가장 바람직하게는 약 5 내지 10 중량%로 함유된다.

캡슐화된 물질은 농약용 화학약품, 바람직하게는 농약, 바람직하게는 잎의 적용에 적합한 물질이다. 본 발명에 적용될 수 있는 농약은 살충제(특히 피레트로이드), 제초제 및 살균제를 포함한다. 식물 및 곤충 성장 조절제와 같은 다른 농약이 대신 포함될 수 있다. 캡슐화된 물질은 2가지 이상의 이러한 성분의 조합일 수 있다.

미국 특허 제 4,285,720호의 공정에서 두 번째 중요한 변화는 제조되는 마이크로캡슐의 크기에 있는데, 이것은 O/W형 에멀젼에 존재하는 유기상의 소적 크기에 상응한다. 상기 특허는 바람직한 소적 크기가 약 0.5 내지 4,000 마이크론, 가장 농약적인 적용을 위해서는 바람직하게는 약 1 내지 100 마이크론 임을 개시하고 있다. 그러나, 본 발명에 따른 공정을 수행하는데 있어서, 평균 입자 크기는 작아야만 하는데, 즉, 약 1 내지 5 마이크론, 바람직하게는 약 2 내지 4.5 마이크론이다. 소적 크기는 당업계에서 일반적으로 공지된 바와 같이 교반 속도 및 시간 및 사용되는 계면활성제의 형태와 양에 의해 조절될 수 있다.

적합한 에멀젼을 수득하기 위해서는, 유기상을 수상에 교반하면서 첨가한다. 적합한 분산 수단은 수상 내에 유기상을 분산시키기 위해서 도입된다. 이 수단은 높은 전단 응력 장치일 수 있는데, 이 장치는 약 1 내지 5, 바람직하게는 2 내지 4.5 마이크론의 바람직한 소적(상응하는 마이크로캡슐 입자) 크기를 수득하기 위해 작동된다. 적합한 소적 크기가 수득되면, 분산 수단은 중단되고 나머지 공정에서는 단지 온화한 교반만이 필요하다.

마이크로캡슐을 형성하기 위해서, 2상 혼합물의 온도를 대기 온도에서 약 20℃ 내지 90 ℃, 바람직하게는 약 40 ℃ 내지 90 ℃로 승온시킨다. 계에 따라서, 미국 특허 제 4,285,720호에 기술된 바와 같이, pH 값은 적합한 수준으로 조절될 수 있다.

액체 농약 또는 다른 농약용 화학약품에 부가하여, 또한 유기상은 PCT 출원번호 제 95/13698호에 기술된 바와 같이 현탁된 생물학적 활성 고체를 포함할 수 있는데; 예를 들어, 유기상은 액체 농약에 제2 고체 농약을 포함할 수 있다. 그와는 달리 , 캡슐화된 농약이 자외선 또는 화학선에 의한 저하에 민감하고 지배받는다면, 1995년 4월에 출원된 시리얼 번호 08/430,030의 "생물학적으로 활성인 화합물 및 자외선 보호제의 현탁액을 함유하는 마이크로캡슐" 의 명칭으로 현재 특허 출원된 바와 같이, 마이크로캡슐은 또한 티타늄 디옥사이드, 징크 옥사이드 및 티타늄 디옥사이드와 징크 옥사이드의 혼합물으로부터 선택되는 현탁된 고체 자외선 보호제를 포함할 수 있다.

본 발명의 향상된 면의 이용은 취급시 마이크로캡슐의 안전한 장점을 갖는 마이크로캡슐화된 농약을 제조하는 결과가 가져오는데, 이것은 적용시 이러한 농약의 유화가능한 농축물과 같은 액체 제제에 동등하게 수행된다. 또한, 본 발명의 마이크로캡슐의 이용은 전에 사용된 유화가능한 농축물을 동등하게 효과있는 마이크로캡슐화된 제제로 대체하게 하는데, 상기 마이크로캡슐화된 제제는 고농도의 농약 및 상응하는 낮은 농도의 용매, 계면활성제 등을 함유하기 때문에, 환경에 방출되는 후자의 양을 감소시킨다. 농약은 저장, 취급 및 다른 상황에서 조성물로부터 결정화될 수 있는 잠재성 때문에, 이러한 후자의 향상은 동일 농도의 유화가능한 농축물의 사용에는 적합하지 않을 수 있으나, 유기 용매에서 농약의 높은 포화 용액 또는 현탁액을 갖는 마이크로캡슐이 제조될 수 있기 때문에 가능하다. 또한, 마이크로캡슐은 물을 기초로한 제제, 즉 캡슐의 수성 현탁액으로서 제조될 수 있는데, 이것은 제제에서 용매의 상대적인 양을 더욱 감소시켜서, 유화가능한 농축물에 비하여 환경으로 도입되는 용매의 양을 더욱 감소시키는 결과가 된다.

본 발명의 캡슐들은 유화가능한 농축물과 거의 동일한 생물 활성을 제공하는 것으로 나타났다. 따라서, 이것들은 식물 잎의 적용뿐만 아니라 토양 또는 빌딩 내부 또는 빌딩 주변 등과 같은 다른 적용에도 일반적으로 유화가능한 농축물 대신에 사용이 적합하다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 예시된다.

마이크로캡슐화된 람다-시할로트린 생성물의 제조에 대한 일반적인 절차는 다음과 같다.

유기상은 기술적 등급(순도 88%)의 람다-시할로트린을 용매에 용해시켜서 제조하였다. 티타늄 디옥사이드가 함유되면, 실시예 3에서와 같이, 먼저 분산제를 용액에 첨가한 후, 티타늄 디옥사이드를 첨가하였다. 최종적으로 유기 이소시아네이트를 첨가하였다.

상기 수상은 특정한 성분을 물에 용해시켜 제조하였다. 유기상 및 수상은 고속 교반기로 교반하면서 결합시켜 O/W형 에멀젼을 형성시켰다. 교반은 오일 소적 크기가 3.0 ±1 마이크론 될 때까지 계속하였다. 그 후에, 온화한 교반을 유지하면서, 에멀젼 온도를 30분에 걸쳐서 50 ℃로 승온시키고, 이 온도에서 3시간 동안 유지시켜서 마이크로캡슐 쉘을 형성시켰다.

상기 제조된 현탁액을 상온으로 냉각시켰다. 부가적인 성분을 첨가함과 동시에 황산으로 pH 값이 5.0이 되도록 조절하여 더 안정한 현탁액을 제조하였다. 캡슐 크기는 조(original) 오일 소적 크기에 상응하였다. 현미경을 통한 관찰은 적합한 불연속적인 입자를 나타냈다.

하기 실시예에서 사용된 성분들은 다음과 같다:

· 람다-시할로트린, 기술적 등급(순도 88%)

· 솔베소(Solvesso) 200 방향족 용매(엑손에서 입수 가능한)

· 티타늄 디옥사이드 - USP328 - 0.3 마이크론 입자 크기(Whittaker, Clark & Daniels Ltd.로부터 입수 가능한)

· 하이퍼머(Hypermer) LP1, 하이퍼머 LP5 및 아틀록스(Atlox) 4912 분산제(ICI로부터 입수 가능한)

· 레악스(Reax) 100M 보호 콜로이드(물에 40 중량% 용액의 리그노술폰산의소디움 염, Westvaco Chemicals로부터 입수 가능한)

· 테르지톨(Tergitol) NP7 및 XD 계면활성제(유니온 카바이드로부터 입수 가능한)

· 위트코네이트(Witconate) 90 계면활성제(Witco로부터 입수 가능한)

· 켈잔(Kelzan)(크산탄 검(xanthan gum), 몬산토로부터 입수 가능한)

· 프록셀(Proxel) GXL(살생물제, ICI로부터 입수 가능한)

[실시예 1]

[실시예 2]

[실시예 3]

[실시예 4A-4F]

플루아지홉-P-부틸

마이크로캡슐 제조의 일반적인 절차는 하기와 같다:

기술적 등급의 플루아지홉-P-부틸(90.7 %순도) 148 g, 톨리엔 디이소시아네이트(TDI, 80% 2,4-이성질체 및 20% 2,6-이성질체 혼합물) 12.0 g 및 폴리메틸렌 폴리페닐이소시아네이트(PPI)를 지시한 바와 같이 함께 혼합하여 유기상을 제조하였다.

레악스 100M(40 중량% 수용액) 3.72 g 및 테르지톨 XD(20 중량% 수용액)3.72 g을 물에 용해시켜 수상을 제조하였다. 유기상을 수상에 교반하면서 붓고, 오일 소적 크기가 4.1 내지 4.7 마이크론 될 때까지 교반을 계속하였다. 온화한 교반을 계속하면서, 에멀젼 온도를 50 ℃로 승온시키고 이 온도에서 3시간 동안 유지하였다.

마이크로캡슐의 제조된 현탁액을 상온으로 냉각시켰다. 하기 표1에 캡슐을 나타내었다.

생물학적 효능 평가

야외 시험에서 실시예 1-3의 생성물의 생물학적 활성을 람다-시할로트린의 표준 유화가능한 농축물(EC)의 활성에 대하여 비교하였다. 하기에서 보는 바와 같이, 이들 시험에서 본 발명의 생성물에 의해 달성된 곤충 조절 수준은 적용한 날에도 비캡슐화된 생성물을 사용한 것과 대등하였다.

목화에서 목화다래바구미( ANTHONOMUS GRANDI )의 조절

생성물들을 무작위 완전한 블록에 4회 반복하여 적용하였다. 각 생성물을 람다-시할로트린의 0.01, 0.02 및 0.03 lb/acre의 3개 비율로 적용하였다. 활성을 각 시험 단지에서 바구미로 해를 입은 스퀘어(squares)(미개화된 꽃눈)(%)의 수준을 결정하여 평가하였는데 이것은 처리 후 3일 및 7일에 각 시험 단지로부터 50개 이레이저 사이즈드(eraser sized) 스퀘어를 수집하고 바구미 해에 대하여 이것들을 평가함으로써 완료하였다. 자료는 팩토리얼(factorial) 분석을 수행하였다. 전체 결과를 도1에 나타내었다.

콩에서 벨벳(VELVET) 콩 나방( ANTICARSICA JEMMATALIS )의 조절

생성물들을 무작위 완전한 블록에 4회 반복하여 적용하였다. 각 제제를 람다-시할로트린의 0.01, 0.02 및 0.03 lb/acre의 3개 비율로 적용하였다. 활성은 적용 후 3일 및 7일에 12 로(row) 피트 당 유충의 수로 결정하였다. 자료는 팩토리얼 분석을 수행하였다. 결과를 도2에 나타내었다.

목화에서 담배 모충(BUDWORM)( HELIOTHIS VIVESCENS )의 조절

이 시험에서 활성은 야외에서 성장한 목화에서 실험실적인 잎의 생물학적 정량에 의해 결정하였다. 각 제제를 람다-시할로트린의 0.0025, 0.005 및 0.01 lb/acre의 3개 비율로 적용하였다. 처리된 잎을 야외에서 수집하여, 실험실로 이동한 후 1-3 영(instar) 모충 유충(잎 당 5 유충)과 함께 페트리 접시에 놓았다. 평가를 각각 처리 후 0 및 1일에 하여 결과를 도3 및 4에 나타내었다.

3개의 모든 시험에서 대등한 비율에 적용된 제제 사이에서 만족적인 결과가 나타나지 않았다.

실시예 4a-4f 생성물의 생물학적 효능을 온실 시험에서 제초제의 표준 유화가능한 농축물(EC)의 생물학적 효능에 대하여 비교하였다.

분사 가능한 시험 물질의 에멀젼을 플루아지홉-P-부틸의 0.016, 0.031 a 및 0.125 lb/acres의 적용 비율로 4개의 잡초 종(녹색 강아지풀(green foxtail)(Setaria viridis), 넓은 잎 시그널그래스(signalgrass)(Bracharia platphylla), 크랩그래스(crabgrass)(Digitaria sanguiralis) 및 자이언트(giant) 강아지풀(Setaria faberi))을 포함하는 구획에 출현 후(post emergence)에 적용하였다.

잡초 조절율은 처리( "DAT") 후 14 및 21일에 평가하였다. 도5에 4개 비율의 모든 적용에 걸쳐서 평균하여 시험 물질의 등급을 나타내었다. 도5에서 보는 바와 같이, 단지 PPI만을 사용하거나 또는 PPI:TDI 비율을 1:1보다 크게(실시예 4b 및 4c) 사용하여 제조한 조성물은 유화가능한 농축물과 비교할 때 성능이 좋지 않았으나, 본 발명의 조성물(실시예 4d-4f)은 EC에 비하여 약한 조절율을 나타내었다.

포유동물의 독물학적인 평가

포유 동물의 피부와 눈의 자극에 대한 시험을 실시예 2 및 3의 생성물에 대하여 수행하였다. 비교를 위하여, 람다-시할로트린 12.5 중량% 및 서방형 마이크로캡슐화된 람다-시할로트린(10 중량% )( "SR")을 함유하는 유화가능한 농축물(" EC")의 샘플들이 사용되었다. 시험 절차는 다음과 같다:

눈 자극

시험은 6마리의 뉴질랜드 흰색 토끼 한 그룹에 대하여 수행하였다. 적용한 날에 몸 무게를 측정하였다. 모든 토끼의 무게는 2 kg을 초과하였다. 모든 토끼에 대하여 생성물을 적용하였다. 그러나, 모든 토끼에서 유화가능한 농축물은 이들 시험에서 완전한 평가를 방해하는 마비를 야기했다. 따라서, EC의 희석된 수성 스프레이(0.5% w/v)를 또한 적용하였다.

각 시험 물질 약 0.1 ml를 각 토끼의 왼쪽 눈의 결막 낭(conjunctival sac) 속에 주입하였다. 오른쪽 눈은 대조군으로서 사용되었다. 시험 및 대조군 눈을 적용 후 약 1시간 및 1, 2 및 3일에 검사하였다. 눈의 반응에 대한 등급은 드레이제 스케일(Draize scale)을 사용하여 기록하였다. 자극에 대한 표시가 3일에 나타나면, 관찰 기간을 4일, 7일 및 최소한 1주 그 후에는 21일 까지 또는 더 빨리 어떤 일이 발생한다고 하더라도 눈이 정상으로 될 때까지 연장하였다.

피부 자극

피부 자극은 기니 피그(guinea pig) 옆구리 시험으로 다음과 같이 수행하였다:

시험은 무게 250-350 g의 6마리의 암컷 기니 피그 한 그룹에 대하여 수행하였다. 각 옆구리 면적 약 6 cm x 5 cm을 잘라냈다. 상기 시험 물질의 부피 100㎕를 각 동물의 한쪽 옆구리에 적용하고 대조군(부형약만 또는 속이 빈(blank) 제제)을 다른 쪽 옆구리에 적용하였다. 적용하고 약 15분 후 각 기니 피그를 관찰하고 상기 동물이 머리를 완전히 돌려서 적용한 쪽의 옆구리에 도달하려고 하는 횟수를 5분 동안 기록하였다. 상기 관찰은 적용하고 약 30분, 1, 2, 3, 4, 5 및 6시간 후 5분 동안 반복하였다. 관찰은 상기 횟수를 기록하도록 설정된 타이밍 장치를 갖는 비데오 카메라를 사용하여 수행하였다. 응답은 상기 시험 및 대조 옆구리 사이의 머리가 돌아가는 횟수에 있어서의 차이로서 계산되었다. 잠재적인 감각 이상적인 응답은 하기 지침에 따라서 검증하였다:

전술한 결과는 한편으로는 본 발명의 마이크로캡슐화된 조성물은 동일한 활성 성분을 함유하는 비캡슐화된 조성물과 대등한 생물학적 활성을 갖는 것을 나타내고 있다. 이 결과들은 조성물은 캡슐화 되었으나, 비교적 신속한 방출 및 활성성분의 사용 가능성을 제공하는 것을 나타낸다. 다른 한편으로는, 눈 및 피부 자극에 관한 성질은 비캡슐화된 생성물과 비유사하였다. 성질들의 이러한 조합은 놀라운 것이다.

Claims (14)

1. 농업적으로 활성 물질을 함유하는 마이크로캡슐을 제조하는 방법에 있어서,

   (a) 물과 혼합되지 않는(water-immiscible) 캡슐화될 물질, 방향족 디이소시아네이트 및 선택적으로 3개 이상의 이소시아네이트 그룹을 갖는 방향족 폴리이소시아네이트를 함유하는 유기상-여기서 유기상이 방향족 디이소시아네이트 및 방향족 폴리이소시아네이트를 포함할 때, 디이소시아네이트에 대한 폴리이소시아네이트의 중량비는 약 1:100 내지 약 1:1.5임-을 제조하는 단계;

   (b) 수상 내 유기상의 분산액을 형성하기 위하여 물, 보호 콜로이드 및 선택적으로 계면활성제를 함유하는 수상에 상기 유기상을 도입하는 단계;

   (c) 평균 크기 약 1 내지 5 마이크론의 오일 방울을 갖는 수중유형(O/W형) 에멀젼을 형성하기 위해 상기 분산액을 혼합하는 단계; 및

   (d) 상기 유기상을 포함하는 폴리우레아 마이크로캡슐을 형성하는 중합 반응이 일어나도록 하기 위하여 수중유형(O/W형) 에멀젼의 온도 및/또는 pH를 필요에 따라 조절하는 단계

   를 포함하는 마이크로캡슐의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유기상이 3개 이상의 이소시아네이트 그룹을 갖는 방향족 폴리이소시아네이트를 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 유기상이 방향족 디이소시아네이트 및 3개 이상의 이소시아네이트 그룹을 갖는 방향족 폴리이소시아네이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 방향족 폴리이소시아네이트에 대한 방향족 디이소시아네이트의 중량비가 약 1:50 내지 약 1:10인 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 오일 소적의 평균 크기가 약 2 내지 4.5 마이크론인 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 방향족 디이소시아네이트가 톨리엔 디이소시아네이트인 것을 특징으로하는 마이크로캡슐의 제조방법.
7. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 방향족 폴리이소시아네이트가 폴리메틸렌 폴리페닐이소시아네이트인 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 방향족 디이소시아네이트가 톨리엔 디이소시아네이트인 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 캡슐화된 물질이 피레트로이드 살충제를 함유하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 캡슐화된 물질이 람다-시할로트린을 함유하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.
11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 캡슐화된 물질이 플루아지홉-P-부틸(fluazifop-P-butyl)을 함유하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.
12. 제1항의 마이크로캡슐의 제조방법에 의해 제조되는 마이크로캡슐.
13. 제3항의 마이크로캡슐의 제조방법에 의해 제조되는 마이크로캡슐.
14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 마이크로캡슐의 제조방법에 의해 제조되는 마이크로캡슐.