ES2198004T3

ES2198004T3 - Metodo para fabricar dispositivos de liberacion controlada.

Info

Publication number: ES2198004T3
Application number: ES97936499T
Authority: ES
Inventors: Dominic C. Cataldo; Peter Van Voris
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 2004-01-16
Anticipated expiration: 2017-08-13
Also published as: EP0979032B1; ATE242963T1; JP3328294B2; IL128292A0; JP2001501226A; WO1998007318A2; CN1233149A; DE69722963D1; PT979032E; EA002083B1; US5856271A; WO1998007318A3; KR20000068236A; EP0979032A2; BR9711625A; ID18038A; TR199900353T2; NZ333922A; EA199900143A1; AU724384B2

Abstract

La invención es un procedimiento para fabricar un dispositivo de liberación controlada que esté exento de defectos. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el procedimiento tiene las etapas de combinar primero un agente químico activo con un vehículo seco en una mezcla friable aglomerada, seguido de la combinación de la mezcla friable aglomerada con una preforma polimérica antes de formar el dispositivo. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el procedimiento tiene las etapas de calentar y mezclar un uretano de moldeo con un agente químico activo en una primera solución, calentar y mezclar una trialcanolamina con un agente reticulador de segmentos blandos en una segunda solución, y mezclar las dos soluciones. Otro aspecto de la presente invención es una composición de un uretano de moldeo.

Description

Método para fabricar dispositivos de liberación controlada.

Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a un método para fabricar dispositivos de liberación controlada. Mas específicamente, la invención es un método para combinar un agente químico activo en un polímero, o combinar un agente químico activo en un polímero con un soporte, para el control de plantas, plagas u olores, para medicinas o para otros fines de liberación controlada. En esta solicitud, las plagas incluyen, pero sin limitación, arácnidos, milpiés, insectos, particularmente insectos reptantes, insectos alados e insectos perforadores. Los insectos reptantes incluyen, pero sin limitación, cucarachas, hormigas, lepisma y tijeretas. Los insectos alados incluyen, pero sin limitación, moscas, jejenes, mosquitos, mantis, saltamontes y avispas. Los insectos perforadores incluyen, pero sin limitación, perforadores de raíces, termitas y escarabajos perforadores.

Antecedentes de la invención

Para controlar plantas y plagas se usan dispositivos de liberación controlada. La mayoría de los dispositivos de liberación controlada son una combinación de un agente químico activo, por ejemplo un pesticida, con un polímero, por ejemplo polietileno. Otros dispositivos de liberación controlada incluyen un soporte, por ejemplo negro de humo.

La patente sudafricana 86133 presentada el 14 de febrero de 1986, titulada SISTEMAS DE IRRIGACIÓN DE GOTEO describe una ``mezcla madre'' usada para fabricar emisores de goteo que previenen la intrusión en las raíces. La mezcla madre se describe como una mezcla de 58 partes en masa de polvo de polietileno con 18 partes en masa de negro de humo y calentada a 70ºC. Por separado, se calientan 24 partes en masa de trifluralina hasta que se funde y la trifluralina fundida se añade lentamente a la mezcla de polímero/negro de humo para obtener una mezcla friable que tiene aproximadamente 20-33% en peso de trifluralina. La mezcla madre friable se combina adicionalmente con 90% en masa de resina sintética, obteniéndose una combinación de mezcla madre que tiene aproximadamente 1-5% en peso de trifluralina. La combinación de mezcla madre después se moldea por inyección. Este proceso de mezcla madre está destinado particularmente a dispositivos de alta tolerancia en los que se requiere una dilución de la trifluralina dentro de la mezcla madre (es decir, de 30% en peso a 5% en peso de trifluralina).

Sin embargo, se ha descubierto que esta combinación de mezcla madre tiene problemas durante el moldeo por inyección. Específicamente, según pasa la combinación de mezcla madre a través del moldeador por inyección, la temperatura de la mezcla madre aumenta aumentando con ello la presión de vapor de la trifluralina, de forma que aparece trifluralina vaporizada en la mezcla madre que crea burbujas y huecos mayores de aproximadamente 10% en volumen en un intervalo de tamaños de 0,05 mm a 0,5 mm en el producto moldeado por inyección. El problema del aumento de la presión de vapor de la trifluralina se solucionó parcialmente aumentando el tiempo de mezcla de la combinación de mezcla madre antes del moldeo por inyección. Sin embargo, el aumento del tiempo de mezcla no eliminó totalmente las burbujas y los huecos. Además de los problemas de producción, las burbujas y los huecos causaban una reducción de la longevidad del producto. Cuando estaban presentes huecos y burbujas, el agente químico activo se liberaba más rápido de lo deseado, y la velocidad de liberación era menos predecible.

De esta manera, existe la necesidad de un método para fabricar un dispositivo de liberación controlada que se pueda moldear sin defectos, burbujas y huecos, y, específicamente, existe la necesidad de un método para fabricar un dispositivo de liberación controlada que se pueda moldear por inyección.

El documento GB-A-2174884 describe un material basado en polietileno para formar tubos cargados con herbicidas. Este material se fabrica mezclando polvo de polietileno con negro de humo y calentando la mezcla, el agente activo fundido por calor se agita lentamente en dicha mezcla para formar un polvo friable. En la presente invención, el soporte se seca y se mezcla con el agente activo antes de mezclarse con el polietileno.

El documento WO-A-91/01068 se refiere a la distribución uniforme de un agente activo a través de un material base. El soporte es un material polimérico poroso. No se obtiene un polvo friable seco de agente activo y material.

Sumario de la invención

La invención es un método para fabricar un dispositivo de liberación controlada que tenga menos burbujas y huecos. De acuerdo con ciertos aspectos de la presente invención, se proporcionan métodos para preparar un dispositivo de liberación controlada como se indica en las reivindicaciones presentadas más adelante en este documento.

Una mezcla friable unida es una en la que el agente químico activo se une al soporte antes de la exposición a la preforma polimérica, a diferencia de la técnica anterior en la que el agente químico activo (trifluralina) se añadía a una mezcla de polímero/soporte en la que una porción del agente químico activo (trifluralina) estaba libre para recubrir la superficie de las partículas de polímero o para mezclarse con el líquido monomérico sin entrar en contacto con las partículas de soporte, mientras que una segunda porción del agente químico activo (trifluralina) se unía al soporte. El término ``unido'' incluye la absorción por debajo de la superficie hasta el interior del volumen de una partícula de soporte, el recubrimiento de la superficie de una partícula de soporte o ambas cosas. De acuerdo con la presente invención, una porción del agente químico activo puede ``exudar'' desde el soporte y pasar sobre o al interior de la preforma polimérica, de forma que la porción ``exudada'' del agente químico activo no entra en contacto ni se une a la partícula de soporte, pero la cantidad de agente químico activo que se ``exuda'' es sustancialmente menor que la cantidad de agente químico activo que recubre o se mezcla en la mezcla friable de la técnica anterior, como se observa por la menor cantidad de burbujas y huecos.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona una microesponja de acuerdo con la reivindicación 36 presentada más adelante en este documento. Una microesponja de polímero retiene el agente químico activo, permitiendo que el agente químico activo humedezca la superficie de la microesponja, sin gotear o cristalizar sobre la superficie, de forma que cuando un insecto entre en contacto con la superficie, el agente químico activo se retire de la superficie y pase al insecto. El agente químico activo del interior de la microesponja repone la localización o localizaciones en la superficie donde se ha retirado el agente químico activo.

La microesponja se puede obtener de acuerdo con el método indicado en la reivindicación 25 presentada más adelante en este documento.

La materia objeto de la presente invención se indica particularmente y se reivindica de forma característica en la porción final de esta memoria descriptiva. Sin embargo, tanto la organización como el método de operación, junto con las ventajas y los objetos adicionales de la misma, pueden entenderse mejor por medio de la remisión a la siguiente descripción considerada junto con los dibujos adjuntos en los que los caracteres de referencia similares se refieren a elementos similares.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1a es un gráfico de la penetración en termitas frente al tiempo para un control de polietileno.

La Fig. 1b es un gráfico de la penetración en termitas frente al tiempo para un control de microthene.

La Fig. 1c es un gráfico de la penetración en termitas frente al tiempo para HDPE con permetrin.

La Fig. 1d es un gráfico de la penetración en termitas frente al tiempo para LDPE con permetrin.

La Fig. 1e es un gráfico de la penetración en termitas frente al tiempo para HDPE con teflutrin

La Fig. 1f es un gráfico de la penetración en termitas frente al tiempo para HDPE con 5% de lambdacihalotrin.

La Fig. 1g es un gráfico de la penetración en termitas frente al tiempo para HDPE con 2% de lambdacihalotrin.

La Fig. 1h es un gráfico de la penetración en termitas frente al tiempo para LPDE con teflutrin.

La Fig. 1i es un gráfico de la penetración en termitas frente al tiempo para HDPE con 1% de lambdacihalotrin.

La Fig. 1j es un gráfico de la penetración en termitas frente al tiempo para HPDE con 2% de teflutrin.

Descripción de las realizaciones preferidas Primer aspecto

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método para fabricar un dispositivo de liberación controlada como el indicado en la reivindicación 1 presentada más adelante en este documento.

Para la presente invención es crucial que tras la mezcla inicial del agente químico activo con el soporte seco, esté presente una cantidad pequeña o nula de preforma de polímero, para evitar el desarrollo de defectos durante el conformado.

El soporte es preferiblemente un producto de carbono, por ejemplo carbono activado, negro de humo, grafito o combinaciones de los mismos. Como alternativa, el soporte puede ser alúmina, silicio-alúmina, apatita o una combinación de los mismos. Se prefiere la apatita (fosfato cálcico) para uso con agentes químicos activos que tienen menor absorción en otros soportes, por ejemplo negro de humo.

La preforma polimérica puede ser un polímero en polvo o un prepolímero. La preforma polimérica puede ser cualquier polímero, incluyendo, pero sin limitación, poliéster, polipropileno, polietileno, aromáticos (por ejemplo copolímero de estireno), específicamente Kraton (un copolímero de bloque de estireno), poliuretano (por ejemplo, Pellethane, Aromatic 80A, Aliphatic PS-49), alifático, poliolefinas (por ejemplo poliisopreno, polibutadieno), un agente termoestable incluyendo, pero sin limitación, uretanos de moldeo (por ejemplo solithane), poliolefinas, epóxidos, y combinaciones de los mismos, por ejemplo látex carboxilado con resina epoxídica (Shell Hycar).

En un método preferido, la etapa de adición implica:

(i): dispersar la mezcla friable unida en una cantidad del polvo de polímero, siendo la cantidad de polvo de polímero mayor que la cantidad de mezcla friable unida en peso, con lo que se obtiene una premezcla; y

(ii): mezclar la premezcla con una cantidad adicional del polvo de polímero, siendo la cantidad adicional mayor que la cantidad de la premezcla en peso, con lo que se obtiene la mezcla conformable.

Como alternativa, la etapa de adición puede implicar las etapas indicadas en la reivindicación 20 presentada más adelante en este documento.

En esta realización alternativa, la etapa de conformado puede realizarse por moldeo.

Se estima que un dispositivo de liberación controlada fabricado de acuerdo con este primer aspecto de la presente invención tiene una vida activa de 2 meses a más de 60 años. Típicamente se fabrican productos con una vida más corta (de 2 meses a 2 años) a partir de pre-polímeros curables de amina, mientras que generalmente se fabrican productos con una vida mayor (de 2 años a más de 60 años) a partir de un termoplástico, preferiblemente con un soporte.

El agente químico activo es cualquier agente químico que se desee liberar lentamente desde el polímero, incluyendo, pero sin limitación, pesticidas, perfumes, feromonas, ambientadores de aire, fármacos y combinaciones de los mismos.

Ciertos agentes químicos activos, por ejemplo la trifluralina, son sólidos a temperatura ambiente y otros (por ejemplo teflutrin, permetrin) son extremadamente viscosos al igual que la grasa o la melaza. Los agentes químicos activos en estado sólido o muy viscoso no se pueden mezclar con un soporte. Por consiguiente, los agentes químicos activos deben tratarse de una manera que lleve su viscosidad a un nivel que haga que se pueda mezclar con el soporte. Un método preferido para reducir la viscosidad del agente químico activo es el calentamiento. El calentamiento es preferiblemente de aproximadamente 5ºC a aproximadamente 10ºC por encima del punto de fusión del agente químico activo. Como alternativa, al agente químico activo puede mezclarse con un disolvente o someterse a un cizallamiento mecánico para reducir su viscosidad. Otros agentes químicos activos (por ejemplo, Endothall) pueden mezclarse con el soporte sin tratamiento para reducir su viscosidad. De esta forma, la seguridad de que el agente químico activo se puede mezclar con el soporte se define simplemente comprobando la viscosidad del agente químico activo y tratándolo sólo para reducir la viscosidad con el fin de que pueda mezclarse con el soporte únicamente en caso de que sea necesario. La tabla 1 identifica varios agentes químicos activos y la temperatura de calentamiento necesaria para que adquieran una viscosidad que les permita mezclarse.

TABLA 1 Viscosidad de agente químico activo que le permite mezclarse

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|}\hline 
Agente Químico Activo  \+ Temperatura (ºC)  \+ Viscosidad \\\hline 
Permetrin  \+ 42  \+ fluido \\\hline  Ciflutrin  \+ 65  \+ fluido
\\\hline  Lambdacihalotrin  \+ 55  \+ fluido \\\hline  Teflutrin  \+
51  \+ fluido \\\hline  Resmetrin  \+ 55  \+ fluido \\\hline 
Deltametrin  \+ 120  \+ fluido \\\hline  Trifluralina  \+ 58  \+
fluido
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

La presencia de agua puede producir defectos en forma de burbujas o huecos en materiales termoestables o termoplásticos cuando se conforman. Además, la humedad del soporte puede inhibir la absorción del agente químico activo. Por consiguiente, antes de la mezcla, el soporte se seca para retirar toda la humedad. El secado puede ser por calentamiento o por exposición a un desecante.

El agente químico activo y el soporte se mezclan en cantidades suficientes como para producir una mezcla friable unida. La mezcla friable unida se caracteriza por pequeños gránulos de partículas de polvo de soporte que se adhieren al agente químico activo de una forma similar al hormigón o a la argamasa con insuficiente agua. La relación en peso de agente químico activo y soporte para conseguir una mezcla friable unida variará dependiendo del agente químico activo y del soporte. La tabla 2a proporciona ejemplos de cantidades aproximadas de agentes químicos activos y soportes particulares que se ha descubierto que proporcionan una mezcla friable unida. Cuando se necesitan altas velocidades de liberación en la primera parte de la vida del producto, se usa una relación de peso entre agente químico activo y negro de humo de 0,5. Para niveles moderados de liberación temprana y una mayor longevidad, se usa una relación de peso de 2. Para longevidades mayores y una liberación lenta de una gran reserva de agente químico activo, se usa una relación de aproximadamente 4.

TABLA 2a Mezclas friables unidas

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|}\hline 
Agente Químico Activo  \+ Soporte (C)  \+ Relación de Pesos \\  (AC)
 \+  \+ AC/C \\\hline  Teflutrin  \+ Negro de \+ \\   \+
Humo ^{(a)}   \+ 0,5 - 4,0 \\\hline  Lambdacihalotrin  \+ Negro de
Humo  \+ 0,5 - 3,0 \\\hline  Permetrin  \+ Negro de Humo  \+ 0,5 -
3,0 \\\hline  Deltametrin  \+ Negro de Humo  \+ 0,5 - 4,0
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

(a) Negro de Humo es Vulcan XC-72

La tabla 2b proporciona ejemplos de las relaciones de peso entre el agente químico activo absorbible dentro del polímero y el polímero con y sin un soporte. Las columnas comparativas 3 y 4 de la Tabla 2b demuestran que la adición de un soporte aumenta en gran medida la cantidad de agente químico activo en el producto de liberación controlada.

TABLA 2b Relación de pesos entre agente químico activo y polímero con y sin negro de humo (CB)

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|}\hline
 Agente  \+ Polímero (P)  \+ Relación de  \+ Relación AC/P \\ 
Químico  \+  \+ Pesos AC/P  \+ (5% en peso \\  Activo (AC)  \+  \+ 
\+ CB) \\\hline  Permetrin  \+ LDPE 763  ^{(a)}   \+ 1,8  \+ 2,3
\\\hline  Permetrin  \+ Uretano  \+ 0,5  \+ 0,8 \\   \+ 2200 ^{(b)} 
\+ \+ \\\hline  Teflutrin  \+ LDPE 763  \+ 1,7  \+ 2,2 \\\hline 
Teflutrin  \+ Uretano 2200  \+ 0,3  \+ 0,6
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

(a) LDPE 763 es un polietileno de baja densidad, específicamente Microthene 763-00

(b) Uretano 2200 es BF Goodrich Polyurethane 2200 de Tipo 58134NAT 025D

La mezcla friable unida se mezcla con una cantidad de polímero dispersable en polvo obteniéndose una premezcla para conseguir 10% en peso de agente químico activo en el producto de liberación controlada final. Se prefiere que el polímero dispersable en polvo sea un termoplástico. La cantidad de polímero dispersable en polvo es mayor que la cantidad de la mezcla friable unida en peso. Las relaciones preferidas de pesos entre el polímero dispersable y la mezcla friable unida varían de aproximadamente 10 a aproximadamente 200. El objetivo de la premezcla es crear una dispersión homogénea de mezcla friable unida en polvo de polímero. Aunque puede conseguirse una dispersión homogénea con mayores relaciones entre polímero dispersable en polvo y mezcla friable unida, se requiere mas tiempo de mezcla, y es más difícil evitar grumos.

Tras la obtención de una premezcla que sea sustancialmente homogénea, se añade más polímero en polvo mezclable para obtener una mezcla conformable. El polímero en polvo mezclable puede ser igual o diferente del polímero en polvo dispersable. El polímero en polvo mezclable puede ser de igual o diferente tamaño de partículas o de igual o diferente composición química, o cualquier combinación de los mismos. Se prefiere que el polímero en polvo mezclable sea un termoplástico.

La mezcla conformable puede formarse por cualquier proceso de conformado de plástico, por ejemplo extrusión. Se ha descubierto que la extrusión de la mezcla conformable de la presente invención da como resultado dispositivos de liberación controlada sin defectos. Además, los dispositivos de liberación controlada fabricados de acuerdo con la presente invención tienen una vida mas predecible. Esto se debe a que la ausencia de defectos en forma de huecos o burbujas reduce la oportunidad de que el agente químico activo se desplace libremente a través de los defectos, aumentándose de esta forma la vida del producto de liberación controlada.

Ejemplo 1

Se fabricaron varias formulaciones de agente químico activo, soporte y polímero de acuerdo con la presente invención (véanse las Tablas E1a y E1b) para determinar la velocidad de liberación del agente químico activo y la eficacia biológica.

Se midieron las velocidades de liberación presentadas en las Tablas E1a-E1d después de limpiar las superficies del producto para retirar todo el material activo que pueda haberse depositado sobre las superficies del producto después del conformado del producto. El soporte usado fue negro de humo, específicamente Vulcan XC-72.

Varios de los productos indicados en las Tablas E1a-E1d tienen dos valores para la velocidad de liberación. El primero es la velocidad de liberación ``de fábrica'' y el segundo es la velocidad de liberación después de que el producto de liberación controlada haya estado en el campo durante 4-6 meses. Varias de las formulaciones de las Tablas E1a-E1d se usaron para ensayos de eficacia, específicamente estudios de toxicidad.

TABLA E1a Formulación y velocidad de liberación

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|}\hline
 Agente  \+ Soporte  \+ Polímero  \+ Velocidad de \\  Químico  \+
(Negro de  \+  \+ Liberación \\  Activo  \+  Humo)  \+  \+
 \mu g/cm ^{2} /d \\\hline  Diazinon \+ \+ \+ \\\hline  10% en peso 
\+ 10% en peso  \+ HDPE  ^{(a)}   \+ 11,7 \\\hline  10% en peso  \+
10% en peso  \+ LDPE  \+ 17,6 \\\hline  Clorpirifos \+ \+ \+
\\\hline  10% en peso  \+ 10% en peso  \+ HDPE  \+ 28,1 \\\hline 
10% en peso  \+ 10% en peso  \+ LDPE  \+ 45,3 \\\hline  6% en peso 
\+ 0,5% en peso  \+ Poliéster  \+ 1,86 \\\hline  6% en peso  \+ 0,5%
en peso  \+ Polipropileno  \+ 25,6
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

(a) HPDE es un polietileno de alta densidad, específicamente Polietileno MA778000

TABLA E1b Formulación y velocidad de liberación

\catcode`\#=12\nobreak\centering\small\begin{tabular}{|l|l|l|l|}\hline
 Agente  \+ Soporte (CB)  \+ Polímero  \+ Velocidad de \\  Químico 
\+  \+  \+ Liberación \\  Activo \+ \+ \+ \\\hline  Ciflutrin \+ \+
\+ \\\hline  10% en peso  \+ 10% en peso  \+ HDPE  \+ 1,2 \\\hline 
20% en peso  \+ 10% en peso  \+ HDPE  \+ 1,6 \\\hline  20% en peso 
\+ 10% en peso  \+ LDPE 763  \+ 5,8 \\\hline  10% en peso  \+ 5% en
peso  \+ LDPE 763  \+ 12 \\\hline  10% en peso  \+ 10% en peso  \+
LDPE 763  \+ 27,4 \\\hline  3% en peso  \+ 0,5% en peso  \+
Hytrel ^{(a)}   \+ 2,6 \\\hline  3% en peso  \+ 0,5% en peso  \+
Polipropileno  \+ 6,1 \\\hline  Resmetrin \+ \+ \+ \\\hline  10% en
peso  \+ 10% en peso  \+ LDPE 763  \+ 0,39 \\\hline  10% en peso  \+
10% en peso  \+ Hytrel  \+ 1,2 \\\hline  10% en peso  \+ 10% en peso
 \+ Uretano 2200  \+ 0,44 \\\hline  10% en peso  \+ 10% en peso  \+
LDPE 763  \+ 0,39 \\\hline  Permetrin \+ \+ \+ \\\hline  10% en peso
 \+ 10% en peso  \+ LDPE 763  \+ 12 \\\hline  10% en peso  \+ 10% en
peso  \+ Hytrel  \+ 4,4 \\\hline  10% en peso  \+ 10% en peso  \+
Uretano 2200  \+ 1,6 \\\hline  10% en peso  \+ 5% en peso  \+ HDPE 
\+ 2,2 - 1,5 \\\hline  20% en peso  \+ 10% en peso  \+ LDPE 763  \+
37 \\\hline  5% en peso  \+ 2,5% en peso  \+ Uretano 2200  \+ 1,9
\\\hline  10% en peso  \+ 5% en peso  \+ LDPE 763  \+ 3,9 \\\hline 
10% en peso  \+ 10% en peso  \+ LDPE 763  \+ 8,9 \\\hline  10% en
peso  \+ 5% en peso  \+ LDPE 763  \+ 3,9
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

(a) Hytrel es un poliéster.

TABLA E1c Formulación y velocidad de liberación

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|}\hline
 Agente  \+ Soporte  \+ Polímero  \+ Velocidad de \\  Químico  \+
(Negro de  \+  \+ Liberación \\  Activo  \+ Humo)  \+  \+
 \mu g/cm ^{2} /d \\\hline  Teflutrin \+ \+ \+ \\\hline  2% en peso 
\+ 1% en peso  \+ HDPE  \+ 0,52 \\\hline  5% en peso  \+ 0% en peso 
\+ HDPE  \+ 1,6 \\\hline  5% en peso  \+ 2,5% en peso  \+ HDPE  \+
5,3 - 2,1 \\\hline  5% en peso  \+ 5% en peso  \+ HDPE  \+ 1,1
\\\hline  5% en peso  \+ 10% en peso  \+ HDPE  \+ 0,56 \\\hline  5%
en peso  \+ 20% en peso  \+ HDPE  \+ 2,3 \\\hline  10% en peso  \+
0% en peso  \+ HDPE  \+ 1,9 \\\hline  10% en peso  \+ 5% en peso  \+
HDPE  \+ 5,3 - 4,4 \\\hline  10% en peso  \+ 10% en peso  \+ HDPE 
\+ 1,4 \\\hline  10% en peso  \+ 20% en peso  \+ HDPE  \+ 1,2
\\\hline  10% en peso  \+ 40% en peso  \+ HDPE  \+ 5,5 \\\hline  10%
en peso  \+ 5% en peso  \+ LDPE 763  \+ 6,9 - 5,0 \\\hline  5% en
peso  \+ 2,5% en peso  \+ LDPE 763  \+ 7,0 - 4,2 \\\hline  20% en
peso  \+ 10% en peso  \+ Uretano 2200  \+ 18 \\\hline  5% en peso 
\+ 2,5% en peso  \+ Polipropileno  \+ 6,0 \\\hline  10% en peso  \+
5% en peso  \+ Polipropileno  \+ 6,9
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

TABLA E1d Formulación y velocidad de liberación

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|}\hline
 Agente Químico  \+ Soporte  \+ Polímero  \+ Velocidad de \\  Activo
 \+ (Negro de  \+  \+ Liberación \\   \+ Humo)  \+  \+
 \mu g/cm ^{2} /d \\\hline  Lambdacihalotrin \+ \+ \+ \\\hline  2%
en peso  \+ 1% en peso  \+ HDPE  \+ 0,8 \\\hline  5% en peso  \+ 0%
en peso  \+ HDPE  \+ 1,3 \\\hline  5% en peso  \+ 2,5% en peso  \+
HDPE  \+ 2,0 - 1,0 \\\hline  5% en peso  \+ 5% en peso  \+ HDPE  \+
1,0 \\\hline  5% en peso  \+ 10% en peso  \+ HDPE  \+ 0,8 \\\hline 
5% en peso  \+ 20% en peso  \+ HDPE  \+ 1,1 \\\hline  10% en peso 
\+ 0% en peso  \+ HDPE  \+ 1,4 \\\hline  10% en peso  \+ 5% en peso 
\+ HDPE  \+ 2,8 - 1,2 \\\hline  10% en peso  \+ 10% en peso  \+ HDPE
 \+ 1,5 \\\hline  10% en peso  \+ 20% en peso  \+ HDPE  \+ 2,4
\\\hline  10% en peso  \+ 40% en peso  \+ HDPE  \+ 2,3 \\\hline  1%
en peso  \+ 0,5% en peso  \+ LDPE 763  \+ RR  < 0,1 \\\hline  5%
en peso  \+ 2,5% en peso  \+ LDPE 763  \+ 2,9 - 1,1 \\\hline  10% en
peso  \+ 5% en peso  \+ LDPE 763  \+ 8,3 - 8,8 \\\hline  20% en peso
 \+ 10% en peso  \+ LDPE 763  \+ 12 \\\hline  1% en peso  \+ 0,5% en
peso  \+ Poliuretano  \+ RR  < 0,1 \\\hline  5% en peso  \+ 2,5%
en peso  \+ Poliuretano  \+ 4,4 \\\hline  10% en peso  \+ 5% en peso
 \+ Poliuretano  \+ 7,3 \\\hline  1% en peso  \+ 0,5% en peso  \+
Poliuret/LDPE  \+ 2,6 \\\hline  5% en peso  \+ 2,5% en peso  \+
Poliuret/LDPE  \+ 5,5 \\\hline  10% en peso  \+ 5% en peso  \+
Poliuret/LDPE  \+ 8,3
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Hormiga roja

Se realizaron revestimientos de tiestos para realizar ensayos contra la hormiga roja. Los revestimientos de los tiestos contenían clorpirifos o ciflutrin con un 0,5% en peso de negro de humo en poliéster o polipropileno. Como controles se usaron revestimientos de tiestos que carecían tanto de clorpirifos como de ciflutrin. Los revestimientos de tiestos se suministraron a la USDA Imported Fire Ant Station en Gulfport MS en 1992. Los revestimientos de tiestos se pusieron en recipientes convencionales de 1 galón (4,546 litros) con medio de sustrato no tratado y se pusieron en el exterior para envejecerse en condiciones de vivero simuladas. Los tiestos envejecidos después se pusieron dentro de áreas de población de hormigas rojas y se controló mensualmente la ocupación y el comportamiento de evitación. Inicialmente, no hubo ocupación de hormigas rojas en los tiestos que contenían clorpirifos o ciflutrin. Se produjo ocupación en los tiestos no tratados. Después de 9 meses, los tiestos que tenían 3% en peso de agente químico activo seguían desocupados, mientras que los otros tiestos tratados estaban ocupados. Después de 16 meses, los tiestos con 3% en peso de agente químico activo seguían estando desocupados.

Durante parte del estudio, se usó desecación para forzar a las hormigas rojas a elegir entre los tiestos y el sustrato desecado. Inicialmente, las hormigas rojas entraban en los tiestos tratados, después los dejaban y se morían fuera de los tiestos, o se alejaban lo máximo posible de los tiestos y se morían.

Moscas

Se fabricaron tiras de contacto para controlar moscas con 10% en peso de resmetrin y permetrin y 10% en peso de negro de humo y usando poliuretano termoplástico 2200 (Polyu2200) y polímeros de poliéster termoplástico Hytrel (Microthene 763). El recuento medio de moscas muertas fue de 7,3 moscas por ventana y por semana antes y después del uso de las tiras tratadas. Las tiras se pusieron en una ventana y se observaron durante dos semanas. Los resultados se muestran en la TABLA E1e.

TABLA E1e Recuento de moscas muertas

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|}\hline 
Agente Químico  \+ Polímero  \+ Recuento de Moscas \\  Activo  \+ 
\+ Moscas/ventana/semana \\\hline  Resmetrin  \+ Microthene 763  \+
18,5 \\\hline  Resmetrin  \+ Hytrel  \+ 23 \\\hline  Permetrin  \+
Uretano 2200  \+ 30 \\\hline  Permetrin  \+ Microthene 763  \+ 48
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Las velocidades de liberación del resmetrin variaron de 0,4 a 1,2 \mug/cm^{2}/día, mientras que las velocidades de liberación de permetrin, que fue más eficaz, variaron de 1,6 a 12,0 \mug/cm^{2}/día.

Termitas

También se ensayaron dispositivos de liberación controlada contra termitas. Los agentes químicos activos usados fueron piretroides, permetrin, teflutrin y lambdacihalotrin. La relación entre agente químico activo y negro de humo era de 2:1 en peso. Los polímeros usados fueron LPDE (polietileno 763) y HPDE (polietileno 78000, Microthene). Los montajes de ensayo se realizaron usando un tubo de 10 cm de longitud. Se pusieron termitas en un extremo (0,0 cm), una barrera de polímero en el centro (5,0 cm), y alimento en el lado opuesto (6,0 cm). Los resultados se muestran en las Figs. 1a-1j. La penetración de las termitas en las barreras de control sin agente químico activo se produjo en 2 semanas para el LDPE y en 10 semanas para el HDPE. No se produjo penetración a través de ninguna de las barreras que tenían agente químico activo durante un período de 14 semanas. La proximidad de las termitas a una barrera que tenía un agente químico activo variaba con la cantidad de agente químico activo liberado desde el polímero. Se intentó reducir la velocidad de liberación para permitir que las termitas se aproximaran a la barrera pero no atravesaran la barrera. Las Figs. 1i y 1j son para 1% en peso de lambdacihalotrin en HDPE y para 2% en peso de teflutrin en HPDE, respectivamente, y demuestran que no se produjo penetración para los sistemas de velocidad de liberación reducida.

Para las termitas, se prefiere desplegar una lámina de producto de liberación controlada. Las láminas varían de 10 milésimas de pulgada (0,245 mm) a 60 milésimas de pulgada (1,524 mm) de espesor. Se pueden conseguir velocidades de liberación que den como resultado longevidades de aproximadamente 2 años a más de 60 años y son predecibles dado el polímero, el agente químico activo, el soporte, sus concentraciones y la temperatura de operación. Para el HDPE, teflutrin, lambdacihalotrin, permetrin y negro de humo con una relación de pesos entre el agente químico activo y el negro de humo de 1:1, un espesor de la lámina de 60 milésimas de pulgada (1,524 mm), y 0,05% en peso del agente químico activo, la longevidad es de aproximadamente 13 años a 23ºC y aproximadamente 45 años a 15ºC. Al aumentar el negro de humo hasta 1:2, la longevidad aumenta a aproximadamente 60 años a 15ºC. Si la lámina se despliega por debajo de la superficie de la tierra, la longevidad aumenta, porque el sustrato adyacente a la lámina retiene el agente químico activo liberado reduciendo de esta manera el gradiente de concentración en la superficie de la lámina, pudiéndose obtener una longevidad tan alta como 77-85 años a 15ºC.

Al reducir el espesor de la lámina a la mitad se reduce la longevidad aproximadamente a la mitad. Al reducir el espesor de 60 milésimas de pulgada (1,524 mm) a 10 milésimas de pulgada (0,245 mm), la longevidad se reduce aproximadamente en un factor de 7.

Al aumentar la concentración de agente químico activo a 0,1% en peso, aumenta la longevidad en aproximadamente 50%.

Segundo aspecto

El problema a solucionar por el segundo aspecto de la presente invención es conseguir una letalidad de la plaga de casi 100% y evitar al mismo tiempo la toxicidad para los seres humanos. Esta exposición del problema se traduce en un producto que tiene una concentración superficial de un agente químico activo de aproximadamente 2 \mug/cm^{2} a aproximadamente 15 \mug/cm^{2}. Además, se desea que el producto de liberación controlada tenga una longevidad funcional de aproximadamente 6 meses a aproximadamente 12 meses.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, una microesponja de polímero retiene el agente químico activo permitiendo que el agente químico activo humedezca la superficie de la microesponja sin gotear o cristalizar en la superficie, de forma que cuando un insecto entre en contacto con la superficie, el agente químico activo se retire de la superficie y pase al insecto. El agente químico activo del interior de la microesponja repone la localización o las localizaciones en la superficie donde se ha retirado el agente químico activo. El polímero de la microesponja tiene una formulación que conduciría a una dureza media (durómetro) de aproximadamente 60\ring{A} a aproximadamente 55D. Sin embargo, la microesponja no es resistente a la abrasión, de forma que incluso los apéndices curvados de una cucaracha pueden dejar marcas en la superficie de la microesponja.

La microesponja se consigue por un método de fabricación de un dispositivo de liberación controlada como se indica en la reivindicación 25.

Los prepolímeros elastoméricos curables de amina incluyen uretanos de moldeo y otros elastómeros termoestables. Los uretanos de moldeo son plásticos termoestables que incluyen, pero sin limitación, solithane y combinaciones del mismo. Los elastómeros termoestables incluyen, pero sin limitación, poliisopreno (una goma reticulada vulcanizada), una mezcla de resina epoxídica con látex carboxilado (Shell Hycar), y combinaciones de los mismos.

Se descubrió que usando trialcanolamina inferior, específicamente triisopropanolamina (TIPA), típicamente obtenida en la fabricación de uretanos de moldeo, se obtenían velocidades de liberación excesivamente altas del agente químico activo desde el uretano de moldeo que permitían la formación de cristales de agente químico activo en la superficie del uretano de moldeo. Se descubrió que combinando un agente de reticulación de segmento blando con una gran cantidad de trialcanolamina, se obtenían velocidades de liberación adecuadas sin la formación de cristales.

Si el agente químico activo tiene grupos funcionales que reaccionan con el prepolímero curable de amina (por ejemplo, grupo(s) hidroxilo, amina(s)), la mezcla del agente químico activo con el prepolímero curable de amina en la primera solución expondrá el agente químico activo al prepolímero curable de amina y podrá reaccionar con él, destruyendo o reduciendo de esta forma las moléculas de agente químico activo y posiblemente reduciendo también la polimerización del producto final.

Por consiguiente, para los agentes químicos activos con grupos funcionales reactivos con el prepolímero curable de amina, se prefiere que el agente químico activo primero se mezcle con la amina (por ejemplo, trialcanolamina) y un agente de reticulación de segmento blando (por ejemplo, C113) en la primera solución. Después, cuando se añade el prepolímero curable de amina (por ejemplo, isocianato), el prepolímero curable de amina tiende a reaccionar primero con el agente de reticulación de segmento blando, reduciendo de esta forma la cantidad de reacción indeseada con el agente químico activo.

Ejemplo 2

Se fabricaron varias formulaciones y se midieron las velocidades de liberación. Los resultados se muestran en las TABLAS E2a y E2b.

El Krayton y el poliisopreno se fabricaron simplemente añadiendo el agente químico activo (ciflutrin) a una formulación termoestable convencional.

La velocidad de liberación reducida es beneficiosa para aumentar la vida del producto de liberación controlada.

TABLA E2a Formulación y velocidad de liberación inicial para productos de liberación controlada basados en elastómeros seleccionados

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|}\hline
 Agente  \+ Elastómero  \+ Tipo  \+ Velocidad de \\  Químico  \+  \+
 \+ Liberación \\  Activo  \+  \+  \+ Inicial \\   \+  \+  \+
 \mu g/cm ^{2} /d \\\hline  ciflutrin \+ \+ \+ \\\hline  33% en peso
 \+ Kraton D1101  \+ Termoplástico  \+ 91 \\\hline  33% en peso  \+
Poliisopreno  \+ Goma  \+ 54 \\   \+  \+ reticulada \+ \\\hline  33%
en peso  \+ Hycar  ^{(a)}   \+ Mezcla  \+ 7
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

(a) Hycar es epoxi 828/Hycar de Shell

TABLA E2b Formulación y velocidad de liberación

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|}\hline 
Agente Químico  \+ Termoestable  \+ Velocidad de \\  Activo  \+  \+
Liberación \\   \+  \+  \mu g/cm ^{2} /d \\\hline  deltametrin \+ \+
\\\hline  15% en peso  \+ Aromatic 80A  \+ 4,4 \\\hline  15% en peso
 \+ Pellethane 2102 80A  \+ 4,6 \\\hline  15% en peso  \+ Pellethane
2012 55D  \+ 5,4 \\\hline  15% en peso  \+ Pellethane 2101 55D +  \+
2 \\   \+ 5% en peso de negro \+ \\   \+ de humo \+ \\\hline  15% en
peso  \+ Aliphatic PS-49-100  \+ 5,6
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Debe indicarse que puede usarse un soporte (negro de humo) para reducir la velocidad de liberación en comparación con la ausencia de soporte.

Claims

1. Un método de fabricación de un dispositivo de liberación controlada, comprendiendo dicho dispositivo de liberación controlada: un polímero; un soporte; y un agente químico activo propenso a vaporizarse durante el método, comprendiendo el método las etapas de:

(a): asegurarse de que el agente químico activo se puede mezclar con el soporte, tal como reduciendo la viscosidad del agente químico activo;

(b): mezclar dicho agente químico activo con el soporte seco para formar una mezcla friable unida;

(c): añadir la mezcla friable unida en una cantidad de preforma polimérica para producir una mezcla conformable;

(d): transformar la mezcla conformable en un dispositivo de liberación controlada;

caracterizado porque, antes de la mezcla, se retira la humedad del soporte y porque la mezcla friable unida se añade al prepolímero sólo después de la mezcla.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha preforma de polímero es un polvo de polímero.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la etapa (d) comprende las etapas de:

(i): dispersar la mezcla friable unida en una cantidad de dicho polvo de polímero, donde la cantidad de polvo de polímero es mayor que la cantidad de mezcla friable unida, en peso, obteniéndose de esta manera una premezcla; y

(ii): mezclar la premezcla con una cantidad adicional de dicho polvo de polímero, donde dicha cantidad adicional es mayor que la cantidad de premezcla, en peso, obteniéndose de esta manera dicha mezcla conformable.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de asegurarse comprende calentar dicho agente químico activo y reducir su viscosidad.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de eliminar la humedad comprende el calentamiento de dicho soporte.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho agente químico activo es un piretroide.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho polímero es un termoplástico o un termoestable.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicho polímero termoplástico se selecciona entre el grupo compuesto por polietileno, poliéster, poliuretano, polipropileno, uretano, copolímero de bloque de estireno, pellethane y combinaciones de los mismos.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicho polímero termoestable se selecciona entre el grupo compuesto por uretanos de moldeo, poliolefinas, epóxidos, compuestos aromáticos y combinaciones de los mismos.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicho piretroide se selecciona entre el grupo compuesto por resmetrin y permetrin.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho soporte es negro de humo.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho soporte esta presente en una cantidad de hasta 40% en peso.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicho soporte está presente en una cantidad de hasta 10% en peso.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicho soporte está presente en una cantidad de hasta 5% en peso.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho agente químico activo está presente en una cantidad de hasta 33% en peso.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que dicho agente químico activo está presente en una cantidad de hasta 20% en peso.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 16, en el que dicho agente químico activo está presente en una cantidad menor o igual a 10% en peso.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho agente químico activo y dicho soporte están presentes en una relación de pesos de 2:1.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha preforma polimérica es un pre-polímero.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que la etapa (d) comprende las etapas de:

(i): seleccionar dicho prepolímero para que sea un prepolímero elastomérico curable de amina;

(ii): calentar el prepolímero elastomérico para obtener una primera solución;

(iii): calentar y mezclar una amina con un agente de reticulación de segmento blando para obtener una segunda solución;

(iv): mezclar la mezcla friable unida con la primera solución, con la segunda solución o con ambas; y

(v): verter dicha segunda solución junto con dicha primera solución en una solución combinada y continuar calentando al mismo tiempo que se mezcla dicha solución combinada en dicha mezcla conformable.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que dicho conformado es por moldeo.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 20, en el que dicho prepolímero es solithane.

23. El método de acuerdo con la reivindicación 20, en el que dicha amina es una alcanolamina.

24. El método de acuerdo con la reivindicación 20, en el que dicha alcanolamina está presente en una cantidad mayor de 0,2% en peso.

25. Un método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que la adición (etapa (d)) comprende las etapas de:

(i): seleccionar un elastómero curable de amina como el prepolímero;

(ii): calentar el prepolímero para obtener una primera solución;

(iv): mezclar la mezcla friable unida en la primera solución, en la segunda solución, o en ambas;

(v): verter dicha segunda solución junto con dicha primera solución en una solución combinada y continuar calentando mientras se mezcla dicha solución combinada en una mezcla moldeable; y donde la etapa

(vi): comprende moldear dicha mezcla moldeable.

26. El método de acuerdo con la reivindicación 25, en el que dicho prepolímero se selecciona entre el grupo compuesto por solithane, pellethane, poliisopreno, resina epoxídica, látex carboxilado, y combinaciones de los mismos.

27. El método de acuerdo con la reivindicación 25, en el que dicha amina es una alcanolamina.

28. El método de acuerdo con la reivindicación 27, en el que dicha alcanolamina es trialcanolamina.

29. El método de acuerdo con la reivindicación 28, en el que dicha trialcanolamina está presente en una cantidad mayor de 0,2% en peso.

30. El método de acuerdo con la reivindicación 25, que comprende además mezclar un soporte en la primera solución.

31. El método de acuerdo con la reivindicación 30, en el que dicho soporte es negro de humo.

32. El método de acuerdo con la reivindicación 25, en el que dicho vertido comprende la etapa de:

verter dicha primera solución en dicha segunda solución.

33. El método de acuerdo con la reivindicación 25, en el que dicho agente químico activo tiene al menos un grupo funcional reactivo con dicho prepolímero elastomérico curable de amina.

34. El método de acuerdo con la reivindicación 33, en el que dicha segunda solución contiene la amina, el agente de reticulación de segmento blando y dicho agente químico activo.

35. El método de acuerdo con la reivindicación 34, en el que dicho vertido comprende verter la primera solución que no contiene agente químico activo en dicha segunda solución.

36. La microesponja fabricada por el método de la reivindicación 25.

37. Un método para fabricar un dispositivo de liberación controlada, comprendiendo dicho dispositivo de liberación controlada un polímero, un soporte sólido seco, y un agente químico activo que es propenso a vaporizarse durante el método, comprendiendo el método las etapas de:

(a): mezclar dicho agente químico activo con el soporte seco para formar un soporte que contiene agente químico activo;

(b): mezclar el soporte que contiene agente químico activo con un polímero para producir una mezcla conformable; y

(c): conformar la mezcla conformable en el dispositivo de liberación controlada;

caracterizado porque el soporte se mezcla con el polímero sólo después de mezclar el agente químico activo con el soporte.

38. El método de acuerdo con la reivindicación 37, en el que dicha mezcla comprende las etapas de:

(i): dispersar el soporte que contiene el agente químico activo en una cantidad de dicho polvo de polímero, donde la cantidad de polvo de polímero es mayor que la cantidad de soporte que contiene agente químico activo, en peso, obteniéndose de esta manera una premezcla; y

(ii): mezclar la premezcla con una cantidad adicional de dicho polvo de polímero, donde dicha cantidad adicional es mayor que la cantidad de la premezcla, en peso, obteniéndose de esta manera dicha mezcla conformable.

39. El método de acuerdo con la reivindicación 37, que comprende además la etapa de:

calentar dicho agente químico activo hasta licuarlo y reducir su viscosidad.

40. El método de acuerdo con la reivindicación 37, que comprende además la etapa de:

retirar la humedad por calentamiento de dicho soporte antes de dicha mezcla.