CN101006032B - 生产涂覆制品的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产涂覆制品的方法和设备，该方法包括：(a)用涂覆材料涂覆基材以形成经涂覆的基材；和(b)将经涂覆的基材稳定化以形成涂覆制品；其中，在步骤a)和步骤b)之间，基材-基材接触和经涂覆的基材-经涂覆的基材接触的操作参数不同，从而使得步骤b)中的接触最小化。本发明还提供了一种设备。

Description

生产涂覆制品的方法和装置
技术领域
本发明涉及在制品上制备基本上均匀的薄涂层的方法和装置，所述制品优选为控释制品，更优选是肥料。
背景技术
多年来已经使用肥料来补充生长基质中的养分。
近年来肥料领域已经关注将受控量的植物养分递送至土壤或其它生长基质的技术。使肥料可控释放的目的是(1)确保生长植物不会不利地失去养分，和(2)确保可避免过量供给养分。养分的过量供给会对植物产生毒性或因淋洗而损失。肥料的可控释放提供了改善的肥料使用效率，并可以降低养分施用速度和频率。
具有低涂覆重量或薄涂层的控释制品对于节省生产成本是合乎需要的，因为这样只需要较少的涂层。然而为了具有良好的缓释分布曲线，涂层必须基本上是均匀的。这一点在薄涂层中难以实现，因为在常规涂覆过程中，涂层经常被破坏或其整体性受损。
意外的是，现已发现，如果将涂覆过程分为分别使用不同的操作参数(即基材的机械处理和基材的涂覆)的两个步骤，即施用步骤和稳定化步骤，则可以使控释制品具有低涂覆重量和良好的缓释分布曲线。
US 5089041和US 5186732中描述了在肥料上施用胶乳的步骤和将该胶乳稳定化的步骤之间的单一操作参数，其中这两个步骤均使用了单个流化床。US 5188654、US 5256181和US 5435821中描述了类似的将聚合物施用至肥料的方法。
Moore(US 4711659、US 4804403和US 4969947)的一系列专利中，通过向肥料施用与该肥料化学键合的第一层和与所述第一层化学键合的第二层，产生聚合物外涂层。虽然实施例中描述了用于施用步骤的快速转鼓，但没有描述用于稳定化步骤的操作参数的变化。
US 6358295中还描述了用聚合物涂覆肥料的方法。显然，该方法将其中描述的用于施用步骤的鼓转运动(tumbling motion)一直持续到用于稳定化步骤。
以下文献也表明在施用聚合物涂层时，需要使肥料颗粒在涂覆过程中保持在低剪切、低碰撞、相互之间的运动慢的状态(即缓慢混合)：US5538531、US 5851261、US 5698002、US 6358296、US 6364925和US6503288。
此外US 6663686、US 2004/0020254和US 2004/0016276中描述了包含聚合物和添加剂/填料的复合涂层，但是这些专利出版物中仅描述了单个操作参数。
除了聚合物涂层，还使用了其它涂层，例如单独的水泥涂层或水泥/弹性体涂层(US 4023955)；胺或与微晶蜡混合的胺、石蜡或合成石蜡(US6475259)；烷基胺矿物油组合(US 4150965和US 4220463)；和脲-木质素磺酸盐粘合剂(US 5238480)。在这些例子中，同样也没有描述用于施用步骤和稳定化步骤的不同的操作参数。
此外US 5997601和US 5917110中描述了钙的氮类涂覆材料。这些专利中没有描述在施用步骤和稳定化步骤之间的操作参数的变化。这些专利中，通过施用调节剂，避免了经涂覆的颗粒的结块问题。
该专利文献也描述了单独用硫涂覆肥料，或将硫与聚合物或另一种涂覆材料组合来涂覆肥料。用硫涂覆肥料时存在固有的问题。在仅用硫涂覆的肥料中，必须使用特定工艺参数，以避免出现硫的不良形式，这种形式会开裂而导致损失控释性能(参见例如US 3903333或US5405426)。为了避免这些问题，可能需要对肥料进行预处理：US 3903333和US 5653782。整个涂覆过程中温度控制也是关键因素(US 3903333)。
也可以像US 5219465、US 5405426和US 5466274中的情况那样利用聚合物外涂层来改善经硫涂覆的肥料的控释性能。也使用过蜡类密封剂(US 4042366、US 5300135、US 5466274、US 5478375和US 5984994)。也尝试过通过机械混杂所述硫和肥料来改善经硫涂覆的肥料的控释性能(US 4857098)。还使用过以聚合物-硫-聚合物涂覆的肥料(US 6338746)。
发明内容
本发明的第一个较宽泛的方面中，提供了基本上均匀地涂覆基材的方法，其中所涂覆的基材基本上没有表面缺陷。
因此，本发明的另一个方面中，提供了生产涂覆制品的方法，该方法包括：(a)用涂覆材料涂覆基材，以形成经涂覆的基材；和(b)将所述经涂覆的基材稳定化，以形成所述涂覆制品；其中，步骤a)和步骤b)之间，基材-基材接触和经涂覆的基材-经涂覆的基材接触的操作参数彼此不同，从而使得步骤b)中的所述接触最小化。
本发明的另一个方面中，本发明的两步法通过优化施用步骤和稳定化步骤之间的操作参数来增加生产性。
本发明的另一个方面中，提供了使用本发明的方法生产的肥料制品。
本发明的另一个方面中，提供了一种生产涂覆制品的设备，该设备包含：(a)用涂覆材料涂覆基材以形成经涂覆的基材的单元；(b)将所述经涂覆的基材稳定化以形成所述涂覆制品的单元；和(c)提供用于涂覆所述基材和用于将所述经涂覆的基材稳定化的不同操作参数的单元，由此使得所述用于将经涂覆的基材稳定化的单元使所述经涂覆的基材的颗粒之间的接触最小化。
本发明的另一个方面中，提供了一种生产涂覆制品的方法，该方法包括：(a)以涂覆用成分的混合物涂覆基材；和(b)将涂覆用成分的混合物稳定化，以形成涂覆制品；其中，在涂覆所述基材之前将所述涂覆用成分的混合物混合。在一个优选的实施方式中，对所述涂覆用成分进行超声预混合。
附图说明
图1是展示鼓的RPM(每分钟转数)对释放速度的影响的控释曲线图。
图2是展示在模拟损伤测试后，RPM对释放速度的影响的控释曲线图。
图3是展示超声预混合的单体的影响的控释曲线图。
具体实施方式
本发明的方法可以应用于各种基材，优选肥料或植物培养物或其它农业相关基材。然而，基材的其它实例包括药物、维生素等——基本上均匀的薄涂层(例如，控释)对于任何基材而言都将是有益的。
如果对肥料或植物养分材料进行涂覆，所述肥料或植物养分材料优选包含水溶性化合物。优选的是，所述植物养分包含含有氮、磷、钾、硫、微量元素养分或其混合物的化合物。优选的植物养分包含尿素。其它有用的植物养分的实例是硫酸铵、磷酸铵、磷酸氢二铵和其混合物。有用的微量元素养分的实例包括铜、锌、硼、锰、铁和其混合物。此外US 5538531和US 6358296中也描述了有用的植物养分材料。
在基材上可以使用各种涂层。优选的是，使用聚合物涂层，虽然也可以使用热塑性聚合物，但更优选使用热固性聚合物。热固性聚合物的实例包括衍生自以下物质的衍生物：酚醛树脂、氨基塑料树脂或环氧树脂、一些聚酯、多硫化物和聚氨酯。所述热固性聚合物优选衍生自环氧树脂。更优选的是，所述热固性聚合物是聚氨酯或取代的聚氨酯。
在一个优选的实施方式中，通过将多元醇或多元醇的混合物与异氰酸酯或异氰酸酯的混合物反应而形成所述热固性聚合物。该多元醇可以是任何羟基封端的多元醇，例如聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚二烯、聚己酸内酯或其混合物。优选多元醇是例如羟基封端的聚烃、羟基封端的聚缩甲醛、脂肪酸甘油三酯、羟基封端的聚酯、羟甲基封端的聚酯、羟甲基封端的全氟亚甲基、聚亚烷基-醚二醇、聚亚烷基-亚芳基-醚二醇和聚亚烷基-醚三醇。优选的多元醇包括聚乙二醇、己二酸-乙二醇聚酯、聚(丁二醇)、聚(丙二醇)和羟基封端的聚丁二烯(参见例如英国专利号1482213)。最优选的是聚醚多元醇，更优选分子量为约60至约20000的聚醚多元醇，更优选分子量为约60至约10000，最优选分子量为约60至约8000。
此外US 5538531中描述了优选的多元醇。US 5538531中，描述了具有约2至约6个羟基的多元醇，所述多元醇优选具有至少一个C10-C22脂肪族部分。
最优选的是，所述多元醇是蓖麻油或蓖麻油与其它多元醇的混合物。
多元醇还可以得自天然源，例如大豆、玉米、卡诺拉(canola)等。可以直接使用得自天然源的多元醇，或可以将其用于衍生得到合成多元醇的，例如基于豆油的合成多元醇，其可从Urethane Soy Systems Corp.购得(美国伊利诺斯州Princeton)。
另一类有用的多元醇是油多元醇(oleo polyol)，例如US 6358296中描述的油多元醇。
还可以使用多元醇的混合物，例如蓖麻油与乙二醇、蓖麻油与油多元醇、蓖麻油与聚乙二醇、蓖麻油与聚丙二醇、或端基和分子量不同的聚丙二醇(或聚乙二醇)混合物。
还可以使用任何合适的异氰酸酯。通常，适于使用的异氰酸酯化合物可以用以下通式代表：
Q(NCO)i
其中，i是2以上的整数，Q是具有i化学价的有机基团。Q可以是具有取代基或不具有取代基的烃基(例如亚烷基或亚芳基)。此外Q可以用以下通式代表：
Q1-Z-Q1
其中，Q1是亚烷基或亚芳基，Z选自-O-、-O-Q1-、CO-、-S-、-S-Q1-S-和-SO2-。属于该定义范围的异氰酸酯化合物的实例包括六亚甲基二异氰酸酯、1，8-二异氰酸酯对萘、二甲苯基二异氰酸酯、(OCNCH2CH2CH2OCH2O)2、1-甲基-2，4-二异氰酸酯环己烷、亚苯基二异氰酸酯、亚甲苯基二异氰酸酯、亚氯苯基二异氰酸酯、二苯甲烷-4，4′-二异氰酸酯、萘-1，5-二异氰酸酯、三苯甲烷-4，4′，4″-三异氰酸酯和异丙基苯-α-4-二异氰酸酯。
另一个实施方式中，Q还可以代表具有化学价i的聚氨酯基。在这种情况下，Q(NCO)i是本领域中通常相当于预聚物的化合物。通常，预聚物可以通过将超出化学计量的异氰酸酯化合物(如上所述)与含活性氢的化合物(优选是如上所述的多元醇)反应而制备。该实施方式中，例如，相对于所述多元醇中的羟基比例，可以使用超出化学计量的比例为约30％至约200％的多异氰酸酯。
另一个实施方式中，适用于本发明的方法的异氰酸酯化合物可以选自异氰酸酯的二聚物和三聚物以及二异氰酸酯的二聚物和三聚物，以及具有以下通式的聚合二异氰酸酯：
[Q″(NCO)i]j
其中，i和j都是2以上的整数，Q″是多官能的有机基团。该异氰酸酯可以与具有以下通式的化合物一起使用：
L(NCO)i
其中，i是数值为1以上的整数，L是单官能或多官能的原子或基团。属于该定义范围的异氰酸酯化合物的实例包括乙基膦二异氰酸酯(ethylphosphonic diisocyanate)、苯基膦二异氰酸酯、包含＝Si-NCO基的化合物、得自磺胺的异氰酸酯化合物(QSO2NCO)、得自氰酸和硫氰酸的异氰酸酯化合物。
此外其它有用的异氰酸酯化合物的实例参见例如英国专利号1453258。
合适的异氰酸酯的非限定性实例包括：1，6-六亚甲基二异氰酸酯、1，4-丁二异氰酸酯、呋喃亚甲基二异氰酸酯、2，4-亚甲苯基异氰酸酯、2，6-亚甲苯基异氰酸酯、2，4′-二苯甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯丙烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基-3，3′-二甲基甲烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、1-甲基-2，4-二异氰酸酯-5-氯苯、2，4-二异氰酸酯-s-三嗪、1-甲基-2，4-二异氰酸酯环己烷、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、1，4-萘二异氰酸酯、联甲氧基苯胺二异氰酸酯、联甲苯二异氰酸酯、1，4-亚二甲苯基二异氰酸酯、1，3-亚二甲苯基二异氰酸酯、双(4-异氰酸酯苯基)甲烷、双(3-甲基-4-异氰酸酯苯基)甲烷、聚甲撑聚苯多异氰酸酯和其混合物。
特别优选US 5538531和US 6358296中描述的异氰酸酯。
对于一些涂层，异氰酸酯混合物可以是优选的。
优选的是，多元醇和异氰酸酯的使用量使得异氰酸酯中NCO基相对于多元醇中的羟基的比率为约0.5至约3.0，更优选为约0.8至约2.0，最优选为约0.9至约1.1。
此外，通过使用胺基封端或硫醇封端的单体可以形成热固聚合物。例如可以使用脲醛树脂。
涂覆材料中可以包含添加剂。例如，如果该涂覆材料是亲水性的，则它们将与亲水性基材表面相容，并容易铺展在该表面上。然而如果涂覆材料是疏水性的，则将难以在基材表面上铺展涂覆材料。在这种情况下，可以使用如润湿剂、流动剂、流平剂和偶联剂等添加剂，以改善铺展性能。如果该涂料的粘度较高，也可以使用添加剂来改善铺展性能。
添加剂的另一个功能是增加涂层的疏水性。疏水性添加剂可降低经涂覆的基材的释放速度。
优选的添加剂是有机添加剂，例如石油制品、煤制品、天然产物和合成制品。还可以使用得自这些有机添加剂的润滑剂。示范性有机添加剂包括可商购的涂料添加剂和油漆添加剂(例如润湿剂、流动剂、流平剂和偶联剂)、蜡、石蜡油、沥青(bitumen)、柏油(asphalt)、得自煤的油、卡诺拉油、豆油、椰子油、亚麻籽油、桐油、植物蜡、动物脂肪、动物蜡和例如妥尔油、改性妥尔油、妥尔油树脂和松焦油等林制品。还可以使用这些材料的混合物。特别优选的有机添加剂是疏水性材料。
如果有机添加剂是蜡，则优选的蜡是描述于US 5538531的蜡或硅酮蜡，例如可以从Dow Corning购得的硅酮蜡。优选的蜡具有至少10℃的滴落熔点，优选为约20℃至约120℃，更优选为约30℃至约120℃。最优选的是，所述蜡在低于约40℃的温度下基本上是非粘性的。优选的蜡是碳原子数大于10(C10+)的α-烯烃，更优选是C20-100α-烯烃。所述蜡最优选是碳原子数大于30(C30+)的蜡，例如可从Chevron Phillips ChemicalCompany商购得到的蜡。
有机添加剂的量可以根据其在混合物中的用途而变化。例如，对于一些可商购的添加剂，可以使用低至涂层组合物的0.001重量％的量。
优选的有机添加剂及其用量是可以改善经聚合物涂覆的基材的释放曲线和机械处理性的有机添加剂及其用量。
本发明的方法包括将涂料均匀施用至基材的第一施用步骤，以及随后的将经涂覆的颗粒之间的接触或相对运动最小化的第二稳定化步骤。在这些步骤中，操作参数是各自不同的，优选是操作参数各自之间基本上不同。
施用步骤以及随后的稳定化步骤可以根据所需的或所期望的次数重复多次，以在基材上形成多层涂层。
值得注意的是，所述基材不必是球形的，而且不必在涂覆之前除去非球形基材。所述方法可用于直接涂覆在造粒机等中生产的整个基材物流。
优选在例如转鼓、混合器(例如螺杆混合器或带式混合器)或流化床等设备中进行施用步骤。施用步骤中，剧烈搅拌是合乎需要的。使用转鼓时，可以通过鼓的旋转速度(例如RPM)、增大或缩小鼓的直径、例如增加旋转混合机、挡扳或犁头等机械手段或其组合来控制鼓转(tumbling)的程度、基材的混合或旋转。这些和其它控制转鼓中的基材旋转速度的方法是本领域熟练技术人员已知的。
当转鼓用于施用步骤时，剧烈或快速的鼓转、颗粒的混合或旋转是合乎需要的；例如可以通过快速的鼓转速来获得。对于直径约1英尺的鼓，优选鼓转速大于约15rpm，优选为约15至约40rpm，更优选为约20至约30rpm，更加优选为约24rpm。
当使用转鼓时，可以用平均线速度描述鼓内部的颗粒运动。
在转鼓的圆周线上，颗粒运动的平均线速度(vave)可以用下列公式(I)来表达：
vave＝2π(r/t)      (I)
其中r是鼓的半径，t是该鼓旋转一周的时间。
因此，通过增加鼓的半径，可以增加颗粒的平均线速度。
还可以通过增加鼓RPM，增加平均线速度。
施用步骤中，较高的线速度是合乎需要的。
在一个优选实施方式中，圆周线上的鼓转速大于约14mpm(米/分钟)，优选为约14至约40mpm，更优选为约20至约30mpm，更加优选为约24mpm。
然而上述vave的公式(I)和上述优选的鼓转速仅在鼓的内表面是平滑的情况下适用。如果该鼓包括挡扳，颗粒运动将受到挡扳结构的影响。因此，上述优选的鼓转速将随鼓结构的变化而变化，以获得最佳混合结果和将涂覆材料铺展在基材颗粒上的最佳铺展结果。
如果使用转鼓，还可以用鼓RPM/CRPM(临界RPM)的比率来描述鼓内部的颗粒运动。临界RPM是使得单个颗粒在鼓边缘由于离心力的作用而保持静态时的RPM。
由下列公式(II)给出CRPM(Nc)：
Nc＝√(g/2π2D)    (II)
其中D是鼓的直径，g是重力加速度。
因此，通过增加鼓的直径，可以降低CRPM。
施用步骤中，合乎需要的RPM/CRPM比率为约13％～60％。
在一个优选实施方式中，RPM/CRPM比率是15％～50％，更优选为约17％～约45％，更优选为约20％～约40％，更加优选为约25％～35％。
然而，上述RPM/CRPM比率范围仅在鼓的内表面是平滑的情况下适用。如果该鼓包括挡扳，则颗粒运动将受到挡扳结构的影响。因此，上述优选比率将随鼓结构的变化而变化，以获得最佳混合结果和将涂覆材料铺展在基材颗粒上的最佳铺展结果。
如果将流化床用于施用步骤，则可以通过气流速度来控制搅拌速度。流化用于描述介于固定床和气动床(pneumatic bed)之间的床的状态。在固定床中，向上的气流速度较小，颗粒互相直接接触。在气动床中，向上的气流速度较大，并且颗粒可以被输送至流化容器之外。在流化床中，取决于气体速度，该床可以处于最小流化态、平滑流化态、起泡态、节涌态、湍流态或快速流化态。对于施用步骤，可以使用起泡态、节涌态、湍流态或快速流化态以获得良好的混合结果和将涂覆材料铺展在基材颗粒上的良好铺展结果。在施用步骤期间，流化床所用的操作参数取决于容器的形状和尺寸、基材的尺寸和涂覆材料的特性。根据本领域熟练技术人员的普通技术可以确定最佳操作参数。
在将流化床用于施用步骤的情况下，还可以通过例如在流化床容器中包括旋转式搅拌板和挡扳的装置等混合或搅拌手段来控制搅拌速度。优选的搅拌装置是沿着该容器的壁的旋转式搅拌螺旋桨叶。更加优选的搅拌装置是在流化床容器的底部的旋转板。
施用步骤的持续时间取决于因素的数量，包括涂覆材料粘度的变化速率。在热固性聚合物的聚合过程中，涂覆材料的粘度将随聚合度而增加，所述聚合度与时间有关。当粘度到达一定的数值时，应当停止施用步骤，并开始稳定化步骤。如果涂覆原料的粘度较低，并且粘度随时间的增加缓慢，则与涂覆原料的粘度较高以及粘度随时间的增加较快的情况相比，可以应用更长时间的施用步骤，并应用较不剧烈的搅拌。
温度也在改变涂覆材料的粘度中起重要作用。温度越高，粘度增加越快，因此获得基本上没有表面缺陷的经均匀涂覆的基材所需的涂覆时间越短，并且所需的搅拌越剧烈。
在任何情况下，如果搅拌或混合是有力的，施用步骤将具有较短的持续时间。如果提供强力搅拌，可以使用较高的涂覆温度，并减少施用步骤所用的时间。较短的涂覆时间将提高生产性。
为了获得基本上没有表面缺陷的均匀涂层，根据上述考虑对(1)施用步骤的持续时间、(2)涂覆材料的粘度、(3)搅拌或混合程度和(4)施用步骤的温度进行优化。
这些参数的最佳组合主要取决于涂覆材料的性质和用于涂覆过程的设备。通过常规实验可以确定这些参数的最佳组合。
当将多元醇和异氰酸酯用于涂层时，施用步骤通常将在直径约1英尺的转鼓中花费约2分钟，转鼓以约24rpm的转速旋转并保持为约75℃。
在将聚合物用作涂覆材料的情况下，例如聚合物熔体或反应性成分或其溶液或混合物形式的涂覆用成分可以依次或同时接触基材的表面。如果该涂覆用成分同时接触基材表面，通常采用聚合物预混合物(其中所述成分在施用之前部分地反应或混合)或使用如上所述的预聚物。如果使用例如有机添加剂等任何其它添加剂，可以将这些添加剂与所述成分或所述预聚物或所述预混合物中的一种或多种预混合，或可以将它们以任何顺序与所述成分、预聚物或预混合物依次施用至基材表面。在将转鼓用于施用步骤的情况下，可以用任何手段将涂覆用成分引入该鼓，例如通过喷雾或滴落到颗粒的表面上或喷雾或滴落至基材床内。在使用流化床的情况下，可以将软管浸入颗粒床中，以便在基材颗粒在床中运动时，将涂覆材料喷到基材表面上。此外，可以将一些涂覆用成分加入至基材，然后将基材加入至涂覆设备。
一旦施用了涂层并获得均匀涂层，就进行稳定化步骤。对于稳定化步骤，将涂覆颗粒之间的接触最小化。一种尽可能减少接触的手段是将涂覆颗粒的剧烈搅拌最小化。将涂覆颗粒之间的接触最小化，以便尽可能减少对涂层的损伤，例如将涂层从经涂覆的基材扯下和/或在涂层上形成孔穴或凹陷。对涂层的损伤可能导致涂层厚度的不均匀。
在将聚合物用作涂层的情况下，所述稳定化步骤对于热固性聚合物而言是聚合物固化阶段，对于热塑性聚合物而言是干燥阶段。在热固性聚合物的固化阶段期间，聚合物的粘度明显增加，并且聚合物变稠。当粘度达到一定数值时，该涂覆材料将变粘。所测得的从聚合反应开始到所述″发粘″阶段的时间段被称作″凝胶期″。使用传统的涂覆方法时，在固化期间，特别是在凝胶期中，经涂覆的肥料颗粒发生接触而导致颗粒结块在一起，并在涂层表面上形成缺陷(例如涂层厚度不均匀、凹坑、裂缝、气孔等)。为了防止或减少这些缺陷的数量，在稳定化步骤期间应该将涂覆颗粒之间的接触最小化。
通过溶剂蒸发可以实现热塑性聚合物的干燥。还应当在干燥阶段期间将涂覆颗粒之间的接触最小化，以最小化涂层缺陷。同样，一种尽可能减少接触的手段是将涂覆颗粒的剧烈搅拌最小化。
可以在可实现将涂覆颗粒之间的接触最小化的效果的任何设备中进行稳定化步骤，该设备包括但不限于转鼓、螺杆混合器、带式混合器或流化床。如果使用没有挡扳等的转鼓，鼓转速应当较慢，优选为施用步骤的鼓转速的约10％至约80％，更优选为约20％至约80％，更加优选为约30％至约80％，再优选为约40％至约80％。如果使用直径约1英尺的鼓，则优选鼓转速应当低于约15rpm，更优选为约1rpm至约15rpm，更加优选为约2rpm至约12rpm，再优选为约3rpm至约12rpm。通过缩小鼓尺寸(例如，施用步骤中的鼓尺寸的约10％至约80％)，还将降低颗粒的平均线速度和RPM/CRPM比率，将涂覆颗粒之间的接触和颗粒的剧烈搅拌最小化。还可以用例如挡扳结构等机械手段来控制鼓转、颗粒的混合或旋转。
在将流化床用于稳定化步骤的情况下，应当选择流化气体速度，从而保持该床处于从最小流化态直至平滑流化态的状态。更优选该流化床处于平滑流化态。稳定化步骤的持续时间取决于涂层和所选定的温度。通常，对于聚合物涂层，稳定化将持续约0.5分钟至约20分钟，优选为约1分钟至约10分钟，更优选为约2分钟至约8分钟，更加优选为约2分钟至约5分钟。
例如后稳定化温度和冷却时间等其他工艺参数将取决于所涂覆的基材的性质和用作涂层的聚合物的性质。
本发明的方法可以间歇性地进行或连续进行。本发明的设备可以是单个装置或两个或两个以上的装置。可以将装置的不同组合用于该设备，例如串联的以不同速度旋转的具有不同直径的第一转鼓与第二转鼓等；与流化床或混合器联用的转鼓；与转鼓或混合器联用的流化床；联用的两个流化床；具有两个区域(region)或区段(zone)的单个转鼓，一个区域或区段用于涂覆所述基材，另一个用于干燥或固化所述的经涂覆的基材；可在操作中途(mid-operation)改变其混合力的单个转鼓；包括两个具有不同的直径的区域的单个转鼓；与转鼓、流化床或另一个混合器联用的混合器等。
优选的设备是单鼓，该单鼓可通过以下方式在操作中途改变其混合力：调节例如挡扳结构和挡扳角度等鼓结构；使用附加的机械装置(例如基材床中的旋转混合机、浸入基材床中的梳状装置或混合棒)；改变直径和/或改变速度(例如装有变速驱动器的鼓)。
提高施用步骤中的混合力的装置包括搅拌机、梳齿(comb)或混合棒或挡扳。如果使用具有施用区段和稳定化区段的单鼓，则每个区段中可以包括各自不同的挡扳结构。如果每个区段中使用各自不同的挡扳结构，则施用区段中可以使用比稳定化区段更高的挡扳，或施用区段和稳定化区段中可以分别使用与该鼓的轴长方向呈不同角度的挡扳。如果施用区段和稳定化区段中使用与轴长方向呈不同角度的挡扳，则施用区段中应当选择一定的角度以便促进基材的混合和/或向后翻动基材，以增大混合力和相对混合时间。施用区段中还可以使用具有可改善混合的梳状或波浪状结构的挡扳。还可以选择用于施用区段的装置，以便将涂层损伤最小化。稳定化区域可以具有沿着该鼓的轴长方向的挡扳，其利于将对基材上的涂层的干扰最小化，从而减少对涂层造成的损伤。可以选择稳定化区段中的挡扳，使得其角度和/或形状有助于将对涂层的损伤最小化。如果将超过一个的设备用于施用步骤和稳定化步骤，则可以根据上述的原则，分别选择用于施用步骤和稳定化步骤的搅拌机、梳齿或混合棒或挡扳。
以具体说明而不是限定的方式提供下列实施例。
实施例1
将1kg尿素样品装入直径为12英寸的鼓，并在旋转的同时用电热枪加热至75℃。在电炉上将含18重量％的C30 +蜡的蓖麻油混合物加热至115℃。在75℃将相当于6.7克的量的该混合物和相当于2.3克的量的异氰酸酯同时施用于所述尿素。旋转6分钟后，施用相同的第二涂层。再过6分钟后，施用第三涂层。施用第三涂层后6分钟，除去热源，并用压缩空气将样品气冷。12分钟后样品已经冷却至30℃以下，停止鼓旋转并取出样品。基于基材的重量，该制品的涂层重量是2.7％。结果展示于图1。
图1中，对于不同的测试，通过改变马达转速来调节鼓的rpm，以斜线分开的rpm是在施用涂层反应剂后2分钟时降低鼓(马达)速度。
从图1中展示的结果可知，与使用单个操作参数生产的制品相比，在快速搅拌涂覆步骤之后实施缓慢搅拌稳定化步骤极大地改善了所生产的肥料制品的控释曲线。
根据下列方法测定所述控释肥料的水中释放曲线。
水中释放曲线测试
使用Technicon AutoAnalyzerTM进行水中释放速度曲线分析，按照Automated Determination of Urea and Ammoniacal Nitrogen(密苏里大学，1980年)对所述Technicon AutoAnalyzerTM进行校正和使用。
使用下列方法：
1.精确称取15克(±0.1mg)样品，放入称皿。记录样品的重量。将样品转移至125mL锥形瓶。
2.添加75mL软化水，并塞住烧瓶。
3.样品和水缓慢地回荡，直至浸没全部颗粒。
4.将样品在恒温(通常在室温下)静置规定时间。
5.使烧瓶缓慢地回荡，以混合溶液，并仅将溶液倾析至100mL容量瓶。
6.将软化水加入容量瓶以漂洗样品。
7.添满容量瓶的容量并充分混合。
8.如果需要以另一个时间周期进行重复测试，从步骤2开始重复。
9.一旦Technicon AutoAnalyzer II联机，将一些溶液(或必要时进行所需的稀释)转移至Technicon的样品杯以进行分析。
10.以百万分之几(ppm)N-NH3(直接从Shimadzu Integrator读取)记录结果。
相对于使用传统方法生产的控释制品，根据本发明的方法生产的控释制品的水中释放曲线得到了改善。
实施例2
在涂料混合机(paintshaker)测试中，对实施例1(图1)中制得的样品进行模拟处理损伤测试。模拟损伤测试后，再次分析样品的水中释放特性。不同的RPM的影响在模拟损伤测试后变得明显。结果展示于图2。
涂料混合机模拟测试
在涂料混合机中进行用于模拟对控释涂层的损伤的“涂料混合机模拟”。首先在有盖的直径为6英寸、深度为5.5英寸的金属罐中放置200克控释肥料。然后在罐中加入具有开槽口的8个(1/4英寸×1/2英寸)机器螺栓(machine bolt)和8个(1/4英寸)四方头螺母。然后在涂料调节器/混合机(Red Devil，1/4H.P.型)中牢牢地放置装有控释肥料、螺母和螺栓的罐。将测试样品在涂料混合机中以730转/分钟的频率剧烈调节6分钟。使用在预定时间自动停止涂料混合机的电子计时器(Gralab 451型)控制操作时间。完成涂料混合机循环后，取下罐，并令内容物通过31/2筛网以除去螺母和螺栓。在盘皿中收集控释肥料，并返回到其样品袋以进行释放速度分析。
从图2中展示的结果可以看出，即使在模拟损伤测试之后，由本发明生产的控释制品的控释曲线也比使用单个操作参数生产的制品有所改善。
实施例3
本实施例中，考虑了超声波预混合单体的影响。将1kg样品尿素装入以24rpm旋转的直径为12英寸的鼓，并在旋转的同时用电热枪加热至75℃。在电炉上将含18重量％的C30 +蜡的蓖麻油混合物加热至115℃。对相当于12.8克的量的该混合物和相当于5.2克的量的异氰酸酯进行30分钟的超声波混合，然后在75℃将9克该混合物施用至尿素的滚动床(rolling bed)。旋转6分钟后，制备并施用相同的第二涂层。再过6分钟后，施用第三涂层。施用第三涂层后6分钟，除去热源，并用压缩空气将样品气冷。12分钟后样品已经冷却至30℃以下，停止鼓旋转并取出样品。然后测定控释肥料的水中释放速度曲线。
将超声波混合反应剂后的释放曲线与通过将相同的反应剂同时施用至滚动床而生产的类似样品的释放曲线比较。结果展示于图3。
从图3中展示的结果可见，通过预混合单体，获得了改善的控释曲线。这表明超声波混合改善了涂层的均匀性；例如蓖麻油与异氰酸酯的比率。较好的混合不仅改善了不同基材颗粒上的涂层厚度均匀性，而且可以改善单个颗粒上的涂层的化学组成的均匀性。超声波混合是混合的极端措施。使用超声波混合时，涂覆材料的粘度将明显增加。因此，即使超声波混合可以改善化学组成的均匀性，因为涂覆材料的粘度增加，它也增加了获得均匀涂层厚度的难度。因此，如果本发明的方法中使用预混合涂覆材料或预聚物涂覆材料，施用阶段中的粘度和混合能力之间存在最佳组合。
尽管上文中为了清楚理解已经通过举例说明较详细地描述了本发明，但按照本发明的教导，在不脱离所附的权利要求的精神或范围的情况下可以做出的某些改变和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。
本说明书中引用的全部出版物、专利和专利申请此处引入作为参照，所述引用就如同将各出版物、专利或专利申请具体和逐一地引入作为参照一样。任何出版物、专利或专利申请的引用是为了提供先于申请日的公开内容，不应当解释为承认本发明无资格因为在前的发明而先于该出版物、专利或专利申请。
必须注意，说明书和所附的权利要求书中使用的单数形式″一个″和″所述(该)″包括复数含义，除非上下文清楚地表明其它含义。
除非另有规定，此处使用的全部技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。

Claims (15)

1.一种生产涂覆制品的方法，该方法包括：
a)在转鼓以第一圆周鼓转速旋转的涂覆区段中，用涂覆材料涂覆基材，以形成经涂覆的基材；和
b)在转鼓以第二圆周鼓转速旋转的稳定化区段中，将所述经涂覆的基材上的涂覆材料稳定化以形成所述涂覆制品；
其中，所述第一圆周鼓转速大于14米/分钟，而且所述第二圆周鼓转速为所述第一圆周鼓转速的10％至80％。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述基材是植物养分、药物或维生素。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述涂覆材料是聚合物。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述涂覆材料是热固性聚合物。
5.如权利要求1所述的方法，其中，在经测定以每分钟转数不同的速度旋转的不同转鼓中进行步骤a)和步骤b)，其特征在于，所述第二圆周鼓转速为所述第一圆周鼓转速的20％至80％。
6.如权利要求1所述的方法，其中，在具有不同直径的不同转鼓中进行步骤a)和步骤b)，其特征在于，步骤b)所用的鼓的直径比步骤a)所用的鼓的直径小。
7.如权利要求6所述的方法，其中，步骤b)所用的鼓的直径比步骤a)所用的鼓的直径小10％至80％。
8.如权利要求1所述的方法，其中，在具有第一区段和第二区段的单个转鼓中进行步骤a)和步骤b)，其特征在于，所述第一区段的直径大于第二区段的直径。
9.如权利要求8所述的方法，其中第一区段中的鼓的直径比第二区段的鼓的直径大10％至80％。
10.如权利要求1所述的方法，其中，在相同或不同的转鼓中进行步骤a)和步骤b)，其中，所述转鼓具有一个或多个用于提高步骤a)中的混合力的装置，和任选的一个或多个用于将对步骤b)中的经涂覆的基材的损伤最小化的装置。
11.如权利要求1所述的方法，其中，在单个转鼓中进行步骤a)和步骤b)，所述转鼓通过降低速度和在所述涂覆区段和所述稳定化区段中不同的内部鼓结构而在步骤a)和步骤b)之间改变混合力。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二圆周鼓转速为所述第一圆周鼓转速的30％至80％。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二圆周鼓转速为所述第一圆周鼓转速的40％至80％。
14.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一圆周鼓转速为14至40米/分钟。
15.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一圆周鼓转速为20至30米/分钟。
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