DE102021128300A1 - Process and device for applying plant protection products to plant parts - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Aufbringen von Pflanzenschutzmittel (1) auf Pflanzen (6) auf einer Agrarfläche (3), zumindest aufweisend die folgenden Schritte:a) Bereitstellen des Pflanzenschutzmittels (1) in Form einer wässrigen Lösung;b) Bereitstellen eines Öls (2);c) Erzeugen von Tröpfchen (4) der wässrigen Lösung des Pflanzenschutzmittels (1) mit einer lipophilen Ummantelung (5) enthaltend Öl (2);d) Aufbringen der Tröpfchen (4) auf Oberflächen (7) von Pflanzenteilen (8) der Pflanzen (6).Method for applying crop protection agents (1) to plants (6) on an agricultural area (3), at least comprising the following steps:a) providing the crop protection agent (1) in the form of an aqueous solution;b) providing an oil (2);c ) Generating droplets (4) of the aqueous solution of the plant protection product (1) with a lipophilic coating (5) containing oil (2); d) applying the droplets (4) to surfaces (7) of plant parts (8) of the plants (6 ).
Description
Im landwirtschaftlichen Pflanzenanbau wurden laut Bundesumweltamt im Jahr 2019 ca. 27.000 Tonnen Pflanzenschutzmittel auf den deutschen Markt gebracht und appliziert.According to the Federal Environment Agency, around 27,000 tons of plant protection products were brought onto the German market and applied in agricultural plant cultivation in 2019.
Bei der Sprühapplikation gelangen durch Ablaufen und Drift von Aerosolen ein Großteil der Pflanzenschutzmittel (insbesondere Pestizide und Herbizide) nicht an den Ort, an dem sie den gewünschten Effekt zum Schutz der Pflanzen erzielen sollen, sondern in die Umwelt (Boden, Wasser, Luft, Lebewesen). Pflanzenschutzmittel sollen üblicherweise insbesondere auf den Blattoberflächen von Pflanzen verbleiben.During spray application, a large proportion of the plant protection products (particularly pesticides and herbicides) do not get to the place where they are supposed to achieve the desired effect to protect the plants, but into the environment (soil, water, air, living beings) due to runoff and drift of aerosols ). Crop protection agents should usually remain in particular on the leaf surfaces of plants.
Die Aufbringung von Pflanzenschutzmitteln erfolgt üblicherweise überwiegend in Form von wässrigen Lösungen, versetzt mit Substanzen zur Reduktion der Oberflächenspannung der wässrigen Lösung.Plant protection products are usually applied predominantly in the form of aqueous solutions, mixed with substances to reduce the surface tension of the aqueous solution.
Problematisch hierbei ist, dass die Wirkstofflösungen von den wasserabweisenden, und zugleich lipophilen, Blattoberflächen abgestoßen werden und die einzelnen Tropfen beim Auftreffen auf den Blättern in kleinere Fragmente zerschlagen werden und diese als Aerosole und Tröpfchen in die Umwelt (Boden, Wasser Luft) gelangen. Um diese Effekte gering bzw. zumindest in einem akzeptablen Rahmen zu halten, sind üblicherweise größere Mengen von Substanzen zur Reduktion der Oberflächenspannung erforderlich. Hierdurch wird die Menge von insgesamt erforderlicher Flüssigkeit (Pflanzenschutzmittel in wässriger Lösung mit Substanzen zur Reduktion der Oberflächenspannung) größer, so dass insgesamt auch mehr Flüssigkeit in die Umwelt gelangt, und die Umwelt ggf. auch kontaminiert.The problem here is that the active ingredient solutions are repelled by the water-repellent and at the same time lipophilic leaf surfaces and the individual drops are broken up into smaller fragments when they hit the leaves and these get into the environment (soil, water, air) as aerosols and droplets. In order to keep these effects low or at least within an acceptable range, larger amounts of substances for reducing the surface tension are usually required. As a result, the amount of liquid required overall (plant protection agent in an aqueous solution with substances for reducing surface tension) is greater, so that overall more liquid also gets into the environment, and the environment may also be contaminated.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen. Es sollen insbesondere ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Applikation von Wirkstoff auf Pflanzenteile beschrieben werden sowie eine entsprechende Vorrichtung, mit der das beschriebene Verfahren durchgeführt werden kann.Proceeding from this, it is the object of the present invention to at least partially solve the problems described with reference to the prior art. In particular, a particularly advantageous method for applying active substance to parts of plants is to be described, as well as a corresponding device with which the method described can be carried out.
Diese Aufgabe wird gelöst mit der Erfindung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und insbesondere auch in der Figurenbeschreibung angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann die einzelnen Merkmale in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert und damit zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung gelangt.This object is achieved with the invention according to the features of the independent patent claims. Further advantageous configurations are specified in the dependently formulated patent claims and in the description and in particular also in the description of the figures. It should be pointed out that a person skilled in the art can combine the individual features with one another in a technologically sensible manner and thus arrive at further configurations of the invention.
Hier beschrieben wird ein Verfahren zum Aufbringen von Pflanzenschutzmittel auf Pflanzen auf einer Agrarfläche, zumindest aufweisend die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen des Pflanzenschutzmittels in Form einer wässrigen Lösung;
- b) Bereitstellen eines Öl;
- c) Erzeugen von Tröpfchen der wässrigen Lösung des Pflanzenschutzmittels mit einer lipophilen Ummantelung enthaltend Öl;
- d) Aufbringen der Tröpfchen auf Oberflächen von Pflanzenteilen der Pflanzen.
- a) providing the plant protection product in the form of an aqueous solution;
- b) providing an oil;
- c) generating droplets of the aqueous solution of the plant protection product with a lipophilic coating containing oil;
- d) applying the droplets to surfaces of plant parts of the plants.
Dieses Verfahren verfolgt einen neuen Ansatz zur Vermeidung der Umweltkontamination durch Sprühtechniken. Letztlich wird mit dem Öl eine Einkapselung des Pflanzenschutzmittels in wässriger Lösung (nach Art der Einkapselung eines Wirkstoffes in der Pharmazie) erreicht.This process takes a new approach to avoiding environmental contamination through spraying techniques. Ultimately, the oil is used to encapsulate the plant protection product in an aqueous solution (similar to the encapsulation of an active ingredient in pharmacy).
Eine Besonderheit des beschriebenen Verfahrens ist jedoch, dass die Hülle bzw. die Ummantelung bei dem beschriebenen Verfahren ebenso (genauso wie die wässrige Lösung im Inneren) flüssig bleibt.A special feature of the method described is, however, that the shell or the sheathing in the method described remains liquid (just like the aqueous solution inside).
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Öl ein fettbasiertes Öl und bevorzugt pflanzliches Öl ist.It is particularly advantageous if the oil is a fat-based oil and preferably vegetable oil.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn die Oberflächen Blattoberflächen, Sprossoberflächen und/oder Fruchtoberflächen sind.It is also advantageous if the surfaces are leaf surfaces, shoot surfaces and/or fruit surfaces.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn vor dem Aufbringen der Tröpfchen in Schritt d) keine weiteren oberflächenaktiven Substanzen mit dem Pflanzenschutzmittel verarbeitet werden. Selbstverständlich können auch Pflanzenschutzmittel mit oberflächenaktiven Substanzen verwendet werden. Die Aufbringung des Pflanzenschutzmitttels ist aber durch die hier beschriebene Technologie nicht auf oberflächenaktive Substanzen im Pflanzenschutzmittel angewiesen.It is also advantageous if no other surface-active substances are processed with the crop protection agent before the droplets are applied in step d). Plant protection agents with surface-active substances can of course also be used. However, the application of the crop protection product is not dependent on surface-active substances in the crop protection product thanks to the technology described here.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn der Schritt c) mit einer Mikro-Einkapselungs-Technik durchgeführt wird.It is also advantageous if step c) is carried out using a micro-encapsulation technique.
Bei einer Mikro-Einkapselungstechnik werden einzelne eingekapselte Tropfen mit einem Tropfenkern bestehend aus der wässrigen Phase und einer darum herum angeordneten lipophilen Ummantelung erzeugt. Die Mikro-Einkapselungstechnik nutzt bevorzugt einen Effekt der Mikrotechnik wie bspw. von der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten hervorgerufene Effekte, um die einkapselten Tröpfchen zu bilden. In einer Ausführungsvariante wird bspw. ein konzentrischer Strahl mit Innenstrahl aus Pflanzenschutzmittel in wässriger Lösung und einem Außenstrahl aus Öl gebildet, der unter Mitwirkung der Oberflächenspannung in einzelne Tröpfchen mit einem Tropfenkern aus Pflanzenschutzmittel in wässriger Lösung und mit einer lipophilen Ummantelung aus Öl zerreißt. Das Zerreißen in einzelne Tröpfchen kann durch Vibrationen unterstützt bzw. ausgelöst werden, die Tröpfchenbildung findet dann dadurch statt, dass das Öl und das Pflanzenschutzmittel bzw. deren Oberflächenspannung in einen neuen Gleichgewichtszustand finden.In a micro-encapsulation technique, individual encapsulated droplets are produced with a droplet core consisting of the aqueous phase and a lipophilic shell arranged around it. The micro-encapsulation technique preferably uses an effect of the micro-technology such as effects caused by the surface tension of liquids to form the encapsulated droplets. In one embodiment, for example, a concentric jet with an inner jet of plant protection product in an aqueous solution and an outer jet of oil is formed, which, with the help of surface tension, breaks up into individual droplets with a droplet core made of plant protection product in an aqueous solution and with a lipophilic coating of oil. The tearing into individual droplets can be supported or triggered by vibrations, the droplet formation then takes place because the oil and the crop protection agent or their surface tension find a new state of equilibrium.
Auch vorteilhaft ist, wenn zur Durchführung des Verfahrens mindestens eine Koaxialdüse mit einer inneren Düsenöffnung zur Bereitstellung des Pflanzenschutzmittels und mit einer ringförmigen konzentrisch, um die innere Düsenöffnung herum ausgebildeten äußeren Düsenöffnung zur Bereitstellung des Öls verwendet wird.It is also advantageous if at least one coaxial nozzle with an inner nozzle opening for supplying the crop protection agent and with an annular outer nozzle opening configured concentrically around the inner nozzle opening for supplying the oil is used to carry out the method.
Eine solche Düse kann in besonders vorteilhafter Art- und Weise dazu verwendet werden einen konzentrischen Strahl mit einem Innenstrahl und einem Außenstrahl zu erzeugen, der durch die Oberflächenspannung des Pflanzenschutzmittels in wässriger Lösung im Innenstrahl und des Öls im Außenstrahl bzw. durch Vibrationen in Tröpfchen zerfällt.Such a nozzle can be used in a particularly advantageous manner to generate a concentric jet with an inner jet and an outer jet, which breaks up into droplets due to the surface tension of the plant protection product in an aqueous solution in the inner jet and the oil in the outer jet or due to vibrations.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn eine Vibration angewendet wird, um aus einem konzentrischen Strahl einzelne Tröpfchen zu erzeugen.It is also advantageous if vibration is used to generate individual droplets from a concentric jet.
Eine Vibration kann beispielsweise mit Piezoaktoren erzeugt werden. Bevorzugt wirkt eine Vibration unmittelbar auf die Koaxialdüse. Durch eine Vibration kann insbesondere das Zerfallen eines konzentrischen Strahls in einzelne Tröpfchen beschleunigt werden.A vibration can be generated with piezo actuators, for example. A vibration preferably acts directly on the coaxial nozzle. In particular, the disintegration of a concentric jet into individual droplets can be accelerated by vibration.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn eine Düse zur Bereitstellung des Pflanzenschutzmittels und/oder des Öls an einem Sprüharm installiert ist.It is also advantageous if a nozzle for providing the crop protection agent and/or the oil is installed on a spray arm.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn eine Mehrzahl von Düsen an dem Sprüharm installiert sind.It is also advantageous if a plurality of nozzles are installed on the spray arm.
Ein Sprüharm ist beispielsweise ein Ausleger, welcher an einer Landmaschine (bspw. an einem Trecker) befestigt ist und welcher von der Landmaschine über eine Agrarfläche mit Pflanzen hinweg bewegt wird. Die Düse ist insbesondere die weiter vorne schon beschriebene konzentrische Düse. Bevorzugt sind eine Vielzahl von einzelnen Düsen an dem Arm nebeneinander in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet, so dass Pflanzen auf einer Agrarfläche großflächig mit den Tropfen beaufschlagt werden können.A spray arm is, for example, a boom which is attached to an agricultural machine (for example a tractor) and which is moved by the agricultural machine over an agricultural area with plants. The nozzle is in particular the concentric nozzle already described above. A large number of individual nozzles are preferably arranged next to one another on the arm at a predetermined distance from one another, so that plants on an agricultural area can be exposed to the drops over a large area.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Oberflächen der Pflanzenteile lipophil sind und die lipophile Ummantelung mit den lipophilen Oberflächen der Pflanzenteile in Schritt d) derart zusammenwirkt, dass ein Abrollen und/oder Zerschlagung der Tröpfchen reduziert wird und eine Verteilung der wässrigen Lösung des Pflanzschutzmittels auf den Oberflächen der Pflanzenteile erfolgt.It is also advantageous if the surfaces of the parts of the plant are lipophilic and the lipophilic coating interacts with the lipophilic surfaces of the parts of the plant in step d) in such a way that the droplets are reduced in rolling off and/or broken up and the aqueous solution of the plant protection agent is distributed on the Surfaces of the plant parts takes place.
Auch vorteilhaft ist, wenn die lipophile Ummantelung in Schritt d) einen Vermittlungsfilm zwischen der wässrigen Lösung des Pflanzenschutzmittels und den Oberflächen von Pflanzenteilen bildet.It is also advantageous if the lipophilic coating in step d) forms an intermediary film between the aqueous solution of the crop protection agent and the surfaces of plant parts.
Auch vorteilhaft ist, wenn ein Abrollen, Abprallen und/oder Zerschlagen der Tröpfchen sowie eine Aerosolbildung bei der Aufbringung auf die Oberflächen der Pflanzenteile reduziert wird.It is also advantageous if the droplets roll off, ricochet off and/or shatter and aerosol formation is reduced when they are applied to the surfaces of the plant parts.
Die Problematik bei der Einkapselung mit einer festen Hülle bzw. Ummantelung wäre, dass superhydrophobe Blattoberflächen (z.B. Soja, Weizen, Gerste etc.) auch eine selbstreinigende Eigenschaft besitzen und dadurch Feststoffe mit dem Regen von der Blattoberfläche abgewaschen werden und Boden und Wasser kontaminieren. Die Verwendung einer flüssigen lipophilen Hülle bzw. Ummantelung aus Öl hat gegenüber einer festen Hülle beachtliche Vorteile.The problem with encapsulation with a solid shell or casing would be that superhydrophobic leaf surfaces (e.g. soybean, wheat, barley etc.) also have a self-cleaning property and as a result solids are washed off the leaf surface with rain and contaminate soil and water. The use of a liquid lipophilic oil shell has significant advantages over a solid shell.
Die lipophile Hülle bzw. Ummantelung aus einer lipophilen Flüssigkeit reduziert das Abrollen und Zerschlagen der Tropfen auf der lipophilen Blattoberfläche. Die zwei-Phasentropfen ermöglichen zudem die Aufbringung von wasserlöslichen Pflanzenschutzmittel-Substanzen in der Wasserphase der wässrigen Lösung. Zusätzlich können auch lipophilen Wirkstoffe in der Öl-Phase zum Einsatz kommen, ohne das weitere oberflächenaktive Substanzen (engl. surfactance) verwendet werden.The lipophilic coating or coating of a lipophilic liquid reduces the rolling and smashing of the drops on the lipophilic leaf surface. The two-phase drops also enable the application of water-soluble pesticide substances in the water phase of the aqueous solution. In addition, lipophilic active substances can also be used in the oil phase without the use of further surface-active substances (surfactance).
Das Zerschlagen (splash) und die Aerosolbildung, sowie das direkte Abrollen der Tropfen beim Auftreffen auf der Blattoberfläche wurde durch die lipophile Ummantelung insbesondere bei extrem wasserabweisenden Blättern (wie z.B. Soja, Weizen, Gerste, Kohlrabi, Weiß- und Rotkohl... etc.) deutlich vermindert. Es wurde der Verlust an Flüssigkeit von den Zweiphasentropfen im Vergleich zu Wasser ermittelt und eine maximale Reduktion (bei Fallhöhe einzelner Tropfen von 50cm) an Öl/Wasser Verlust vom Blatt von 66,14% erreicht.The smashing (splash) and aerosol formation, as well as the direct rolling of the drops when they hit the leaf surface, was prevented by the lipophilic coating, especially in the case of extremely water-repellent leaves (e.g. soybean, wheat, barley, kohlrabi, white and red cabbage...etc. ) significantly reduced. The loss of liquid from the two-phase drops compared to water was determined and a maximum reduction (at a drop height of individual drops of 50 cm) in oil/water loss from the leaf of 66.14% was achieved.
Hier auch beschrieben werden soll eine Vorrichtung zum Aufbringen von Pflanzenschutzmittel auf Pflanzen einer Agrarfläche aufweisend mindestens eine Koaxialdüse mit einer inneren Düsenöffnung und mit einer ringförmigen konzentrisch um die innere Düsenöffnung herum ausgebildeten äußeren Düsenöffnung , wobei die innere Düsenöffnung an eine erste Versorgungsvorrichtung zur Versorgung mit Pflanzenschutzmittel angeschlossen ist und die äußere Düsenöffnung an eine zweite Versorgungsvorrichtung zur Versorgung mit Öl angeschlossen ist und die Koaxialdüse zum Erzeugen von Tröpfchen der wässrigen Lösung des Pflanzenschutzmittels mit einer lipophilen Ummantelung enthaltend Öl eingerichtet ist.A device for applying plant protection products to plants on an agricultural area is also to be described here, having at least one coaxial nozzle with an inner nozzle opening and with an annular outer nozzle opening configured concentrically around the inner nozzle opening, the inner nozzle opening being connected to a first supply device for supplying plant protection products and the outer nozzle opening is connected to a second supply device for supplying oil and the coaxial nozzle is set up for generating droplets of the aqueous solution of the plant protection product with a lipophilic coating containing oil.
Es soll darauf hingewiesen werden, dass die im Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren geschilderten besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale auch auf die im Folgenden beschriebene Vorrichtung anwendbar und übertragbar sind.It should be pointed out that the particular advantages and design features described in connection with the method described above can also be applied and transferred to the device described below.
Die Vorrichtung ist eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.The device is set up to carry out the method according to one of the preceding claims.
Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung eine erste Versorgungseinrichtung zur Versorgung der Koaxialdüse mit Pflanzenschutzmittel aus einem ersten Tank und eine zweite Versorgungseinrichtung zur Versorgung der Koaxialdüse mit Öl aus einem zweiten Tank auf. Bevorzugt sind die Versorgungsdrücke der Koaxialdüse mit Pflanzenschutzmittel und Öl jeweils regelbar und besonders bevorzugt getrennt regelbar, um die Formung der Tröpfchenbildung einzustellen.The device particularly preferably has a first supply device for supplying the coaxial nozzle with crop protection agent from a first tank and a second supply device for supplying the coaxial nozzle with oil from a second tank. The supply pressures of the coaxial nozzle with crop protection agent and oil can preferably be regulated in each case and particularly preferably separately regulated in order to adjust the formation of the droplets.
Bevorzugt weist die Vorrichtung auch Mittel zur Überwachung der Tröfpchenbildung auf. In besonderen Ausführungvarianten kann eine Kamera installiert werden, die die bei Austritt aus der Düse gebildeten Tröpfchen beobachtet und Parameter der Tröpfchen (bspw. deren Volumen oder deren Austrittsgeschwindigkeit) erkennt. Solche Parameter können von einer Steuerung der Vorrichtung gegebenenfalls verwendet werden, um Einstellungen in Abhängigkeit dieser Parameter zu verändern. Beispielsweise kann der Druck angepasst werden, um die Tröpfchen geeignet einzustellen. Anstatt mit einer Kamera sind auch andere Vorgehensweisen zur Bestimmung von Parametern, denkbar, die für die Steuerung der Vorrichtung verwendet werden können. Beispielsweise sind laserbasierte Systeme zur Überwachung der Anzahl und/oder der Größe von entstehenden Tröpfchen einsetzbar. Bspw. können Parametern wie Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperatur berücksichtigt werden und Einstellungen der Vorrichtung können in Abhängigkeit dieser Parametern verändert werden.The device preferably also has means for monitoring the formation of droplets. In special design variants, a camera can be installed, which observes the droplets formed when they exit the nozzle and recognizes the parameters of the droplets (e.g. their volume or their exit speed). Such parameters can optionally be used by a controller of the device in order to change settings depending on these parameters. For example, the pressure can be adjusted to adjust the droplets appropriately. Instead of using a camera, other procedures for determining parameters that can be used to control the device are also conceivable. For example, laser-based systems can be used to monitor the number and/or the size of droplets that are produced. For example, parameters such as air pressure, humidity and ambient temperature can be taken into account and settings of the device can be changed depending on these parameters.
In weiteren Ausführungsvarianten ist es auch möglich, dass die innere Düsenaustrittsöffnung und/oder die äußere Düsenaustrittsöffnung in Ihrer Größe veränderbar sind. Auch diese Größen können in Abhängigkeit der Parameter der Tröpfchen verstellt werden.In further embodiment variants, it is also possible for the size of the inner nozzle outlet opening and/or the outer nozzle outlet opening to be variable. These sizes can also be adjusted depending on the parameters of the droplets.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele auf, durch welche die Erfindung nicht beschränkt ist. Es ist insbesondere darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
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1 : eine schematische Darstellung einer hier beschriebenen Vorrichtung zur Aufbringung von Pflanzenschutzmittel, -
2 : eine Anwendung einer beschriebenen Vorrichtung mit einer Landmaschine zur Bearbeitung einer Agrarfläche, -
3 : ein schematisches Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens, und -
4 : ein Diagramm zu einer Versuchsreihe, die zur Validierung der beschriebenen Vorrichtung und des beschriebenen Verfahrens durchgeführt wurde.
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1 : a schematic representation of a device described here for the application of crop protection agents, -
2 : an application of a device described with an agricultural machine for processing an agricultural area, -
3 : a schematic flowchart of the method described, and -
4 : a diagram of a series of tests carried out to validate the device and method described.
Der Einfluss der Ölummantelung wurde mit einer Versuchsreihe näher untersucht, die anhand der
Wassertropfen, die auf eine solche superhydrophobe Oberfläche 7aus einer vorgegebenen Höhe auftreffen, werden durch verschiedene Effekte verteilt. Die Wassertropfen prallen beispielsweise wieder ab oder sie rollen von der Blattoberfläche ab. Die Wassertropfen können auch zerschlagen werden. Nur ein geringer Teil des in einer Menge von Wassertropfen enthaltenen Wassersvolumens haftet an der Oberfläche 7 an.Water droplets that hit such a
Das Wasservolumen reiner Wassertropfen, die aus einer Fallhöhe von 50 cm auf eine superhydrophobe Oberfläche 7 dieser Art senkrecht auftreffen, verbleibt zu 87,7 % nicht an der Blattoberfläche, sondern es wird durch die beschriebenen Effekte verteilt.87.7% of the water volume of pure water droplets falling vertically from a height of 50 cm onto a
Bereits ein kleiner Winkel zwischen der Auftreffrichtung und der normalen Richtung zur Blattoberfläche von bspw. 6° sorgt dafür, dass das Wasservolumen zu beinahe 100% verteilt wird und fast gar nichts an der Blattoberfläche verbleibt, insbesondere weil Wassertropfen auf der Oberfläche abrollen.Even a small angle between the impact direction and the normal direction to the leaf surface of e.g. 6° ensures that the water volume is distributed almost 100% and almost nothing remains on the leaf surface, especially because water droplets roll off the surface.
Da die Blätter von vielen kultivierten Pflanzen wie Weizen, Sojabohnen oder Kohl superhydrophobe Eigenschaften aufweisen, ist es im Agrarbereich üblich, Zusatzstoffe in einem Spray von wässrigem Pflanzenschutzmitteln 1 zu verwenden.Since the leaves of many cultivated plants such as wheat, soybeans or cabbage have superhydrophobic properties, it is common in the agricultural sector to use additives in a spray of aqueous
Hier wurden zweiphasige Tröpfchen 4 bestehend aus einer äußeren Ölschicht aus Rapsöl und einem inneren Kern aus Wasser hergestellt und es wurde untersucht, wie diese Tröpfchen 4 sich nach dem Auftreffen auf superhydrophobe Oberflächen 7 von Sojabohnen und Kapuzinerkresse verhalten. Der Anteil von Flüssigkeit, der nach dem Auftreffen nicht an den Oberflächen verbleibt, sondern verteilt wird, wurde mit einer gravimetrischen Technik untersucht, bei welcher die Tropfen, die aus einem unterschiedlichen Mengenverhältnis bzw. Volumenverhältnis von Öl 2 und Wasser bestehen, untersucht. Außerdem wurden unterschiedliche Auftreffhöhen untersucht. Ein Dicker Ölmantel erzeugt eine stärkere Reduktion der nicht auf den Oberflächen 7 verbleienden Flüssigkeitsmenge.Here, two-
Tropfen mit einem Wasser-Öl-Volumenverhältnis von 1:1 zeigen, dass nur 10,25% der Flüssigkeit verteilt werden (insbesondere in Form von Tröpfchen abrollt) und der Rest (89,74%) auf der Oberfläche 7 verbleiben. Die Reduktion des Ölgehalts um 50% auf 25% des Gesamtvolumens (Wasser-Öl-Volumenverhältnis von 1:3) bewirkt, dass 21,57% der Flüssigkeit verteilt werden (insbesondere in Form von Tröpfchen abrollt) und 78,43 % an der Oberfläche 7 verbleibt.Drops with a water-oil volume ratio of 1:1 show that only 10.25% of the liquid is spread (particularly in the form of droplets, rolls off), and the rest (89.74%) remain on the
Beide Bestandteile (Öl und Wasser) können als Träger für aktive Substanzen (bspw. Pflanzenschutzmittel) verwendet werde. Die Reduktion der Verteilung durch die Verwendung von wässrigen Tröpfchen 4 mit einem Ölmantel verringert die Kontamination der Umgebung durch die Bildung von Aerosolen und reduziert somit auch den Verbrauch an der in dem Tröpfchen jeweils enthaltenen aktiven Substanz (bspw. Pflanzenschutzmittel 1).Both components (oil and water) can be used as carriers for active substances (e.g. pesticides). The reduction in distribution through the use of
Das Benetzungsverhalten, welches die Haftung der Flüssigkeit der Tröpfchen 4 auf den Oberflächen 7 sowie auch das Abprallen der Tröpfchen 4 von den Oberflächen 7 bestimmt, kann maßgeblich anhand des Kontaktwinkels der jeweiligen Tröpfchen 4 mit der Oberfläche 7 beschrieben werden. Für reines (demineralisiertes) Wasser wurde auf den hier untersuchten Blattoberflächen ein mittlerer Kontaktwinkel von 157,43°±3,69° gemessen. Die Kugelform der Tröpfchen 4 bleibt daher beim Auftreffen auf die Blattoberfläche beinahe vollständig erhalten und ein Abprallen bzw. Abrollen der Tröpfchen 4 von der Blattoberfläche kann sehr leicht auftreten.The wetting behavior, which determines the adhesion of the liquid of the
Durch das Öl 2 wird der Kontaktwinkel stark reduziert. Es wurde ein mittlerer Kontaktwinkel von 39,67°±3,71° auf den Blattoberflächen gemessen. Die Tropfenform bleibt aus diesem Grund an der Blattoberfläche nicht erhalten.The
Bei der Untersuchung wurde das Auftreffverhalten von Tröpfchen 4 bestehend aus demineralisiertem Wasser, eingefärbt mit Patentblau V (DW + PV = demineralisierte Wasser + Patentblau V) mit dem Auftreffverhalten von Wassertropfen mit Öl (oil + C) verglichen.During the investigation, the impact behavior of
Die
In folgender Tabelle sind die in der
Es ist zu erkennen, dass durch die Verwendung des Ölmantels (rechte Spalte) unabhängig von der Fallhöhe 22 eine drastische Reduktion der verteilten, nicht an der Oberfläche 7 verbleibenden Flüssigkeitsmenge erreicht wird.It can be seen that the use of the oil jacket (right-hand column) results in a drastic reduction in the distributed quantity of liquid that does not remain on the
Zu der Versuchsreihe ist weiter noch zu sagen, dass die Versuche jeweils mit horizontal ausgerichteten Blattoberflächen ohne eine Verkippung der Blattoberflächen erfolgten. Es wurden Blätter der sogenannten großen Kapuzinerkresse (Tropaeolum majus) verwendet. Die bei den Versuchen verwendeten Tröpfchen 4 hatten ein Tropfenvolumen von ca. 47 µl. In den Tröpfchen 4 ÖL + C ist ein Volumenanteil von 11,65 ± 5,84 µl Öl 2 und ein Volumenanteil von Wasser von 34,54 ± 0,82 µl enthalten gewesen. Dies entspricht 25,23% Öl 2 und 74,77% Wasser. Das Mischungsverhältnis von Wasser zu Öl 2 entsprach also ungefähr 3:1.It should also be said about the test series that the tests were carried out with horizontally aligned blade surfaces without tilting the blade surfaces. Leaves of the so-called large nasturtium (Tropaeolum majus) were used. The
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Pflanzenschutzmittelcrop protection products
- 22
- Öloil
- 33
- Agrarflächeagricultural area
- 44
- Tröpfchendroplet
- 55
- lipophile Ummantelunglipophilic coating
- 66
- Pflanzeplant
- 77
- Oberflächesurface
- 88th
- Pflanzenteilplant part
- 99
- Koaxialdüsecoaxial nozzle
- 1010
- innere Düsenöffnunginner nozzle opening
- 1111
- äußere Düsenöffnungouter nozzle opening
- 1212
- konzentrischer Strahlconcentric beam
- 1313
- Sprüharmspray arm
- 1414
- Landmaschineagricultural machine
- 1515
- erste Versorgungseinrichtungfirst utility
- 1616
- zweite Versorgungseinrichtungsecond utility
- 1717
- wässriger Tropfenkernwatery drop core
- 1818
- Innenstrahlinner beam
- 1919
- Außenstrahlouter beam
- 2020
- erster Tankfirst tank
- 2121
- zweiter Tanksecond tank
- 2222
- Fallhöhedrop height
- 2323
- Vorrichtungcontraption
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021128300.0A DE102021128300A1 (en) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | Process and device for applying plant protection products to plant parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021128300.0A DE102021128300A1 (en) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | Process and device for applying plant protection products to plant parts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102021128300A1 true DE102021128300A1 (en) | 2023-05-04 |
Family
ID=85984010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102021128300.0A Withdrawn DE102021128300A1 (en) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | Process and device for applying plant protection products to plant parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102021128300A1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0086029A1 (en) | 1982-02-05 | 1983-08-17 | Imperial Chemical Industries Plc | Fluid container |
-
2021
- 2021-10-29 DE DE102021128300.0A patent/DE102021128300A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0086029A1 (en) | 1982-02-05 | 1983-08-17 | Imperial Chemical Industries Plc | Fluid container |
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