CN104837790A - 制造聚合物包覆控释肥料 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于在单道次中制造聚合物包覆控释肥料的系统和方法。系统具有供给机构，供给机构连接到第一冷却辊以将物品供应到设置在第一辊上的第一腔以储存并保持所述物品。第一机器生产第一聚合物膜并将其施加到保持在第一冷却辊中的物品上，以用第一聚合物膜局部地包覆所述物品。将局部包覆物品转移到放置在第一冷却辊的一侧或顶部上的第二冷却辊。第二机器生产第二聚合物膜并将其施加到第二冷却辊中的局部包覆物品上，使得所述物品被第一聚合物膜和第二聚合物膜包裹。收集器机构从第二冷却辊接收被包裹的物品。

Description

制造聚合物包覆控释肥料
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年8月20日提交的序列号为61/691051的美国临时专利申请和于2013年2月18日提交的序列号为61/766041的美国临时专利申请的优先权。所有上述文件的内容通过引用整体合并于此。
技术领域
本发明的实施例整体涉及肥料，尤其涉及聚合物包覆肥料。更具体地，本发明的实施例涉及制造用于植物和作物的带有控释机制的聚合物包覆肥料的系统和方法。
背景技术
肥料是添加到土壤以为植物的生长供应一种或多种植物必需养分的天然或合成来源的有机或无机材料。肥料宽泛地分为有机肥料(由植物或动物物质组成)或无机/商用肥料。植物只吸收以易溶化合物形式存在的必要养分。有机和无机肥料都提供所需的相同化合物。有机肥料提供常量营养素和微量营养素。常量营养素和微量营养素随有机物质分解释放。分解延续数月或数年。另外有机肥料具有较低浓度的植物养分并且具有经济的收集、处理、运输以及分配的常见问题。无机肥料易于溶解和施加到土壤。溶解的无机肥料易于被植物根部获取。
当将大多数市场上可买到的肥料施加到草坪或农作物时，它们迅速地溶解在土壤的水分中。通常，这种肥料的溶解速率超过其被植物吸收的速率。这导致很多显著问题。首先，过量的肥料会渗到地下水中从而产生潜在的严重环境危害。除上述之外，植物附近肥料的过度集中会导致烧伤或损害植物根部。因为这些问题，在整个生长季节中通常必须以若干小剂量施加这些肥料而不是一次大量施加。但是，对于重复施加的需求增加劳动力成本。最差情况是，重复施加会导致对生长植物造成物理损害，因为施肥设备必须多次越过植物。
为了使肥料到环境的损失最小化并避免对于重复施加的需求，已经开发了各种缓释或控释肥料。编号4042366、5147443、5435821和6231633的美国专利公开了这种控释肥料。在生长季节的开始时施加这些肥料以促进肥料在初始生长时期较快地释放，在随后的整个生长季节较慢地释放或逐渐地释放。缓释或控释肥料广泛地用在农作物、家庭草坪、公共草坪、高尔夫球场、家庭花园、苗圃以及园艺作物上。
聚合物包覆肥料是技术最先进的控释肥料。很多制造方法被开发和用来生产聚合物包覆肥料，并且它们在编号4019890、4369055、5176734、5211985、5374292、5858094、6338746和8211201的美国专利中公开。通常通过将非水溶性半透聚合物层包覆到肥料颗粒上来生产聚合物包覆控释肥料。肥料通过扩散穿过该半透包覆层在一定时期内释放到土壤中。
一种制造聚合物包覆肥料的流行方法是通过在颗粒的表面上反应化学单体来形成聚合物膜。该方法被称为反应层包覆，其中形成聚氨酯聚合物。另一种制造聚合物包覆肥料的流行方法是通过将聚合物溶液喷射到肥料颗粒上并蒸发溶剂从而形成聚合物膜包覆层。该方法被称为流化床包覆并且它要求昂贵的溶剂和溶剂回收系统。
控释肥料最关键的方面是包覆层的透湿性，其受包覆聚合物的厚度影响。肥料的释放通过扩散穿过包覆层发生，并且释放速率的一致性取决于包覆层厚度的一致性。不均匀的包覆层厚度会具有不均匀的湿传递速率，并且因此控释产品的质量也会变化。
现有包覆技术的另一个关键缺点是这些包覆过程将聚合物溶液喷射到在旋转滚筒或流化床的竖直柱内以随机方式翻滚和滚动的多个肥料颗粒上。不均匀形状颗粒产生完全随机的滚动模式，从而不能引导包覆并导致不均匀的包覆层厚度。当所述形状非常不均匀或者是非球形时，例如肥料产品是通过压实工艺生产的具有高度不均匀形状时，该问题会更严重。因此所有现有包覆技术要求带有光滑表面的昂贵的优质级圆形肥料颗粒(US 6039781 A&US 6139597 A)能够使得包覆层的非均匀性最小化。
现有工艺的缺点是要么这些方法是诸如聚氨酯的特定聚合物工艺，要么在流化床包覆的情况下所述工艺要求昂贵的溶剂来生产包覆层。所有这些方法生产的产品是非常昂贵的，并且有时成本等于传统肥料成本的4-6倍。昂贵的主要原因是使用了昂贵聚合物或使用了昂贵溶剂或使用了二者。另一个缺点是多数这些制造工艺是昂贵的批量式工艺。
现有工艺的另一个缺点是它们要求多次施加聚合物以增加肥料周围聚合物包覆层的厚度，如美国专利7018441 B2中公开的。例如，它要求近16次施加聚氨酯聚合物以实现8％的包覆层厚度。每次施加仅实现0.5％的包覆层厚度，因此多次施加要求更多的时间和能量，从而增加生产成本。
现有包覆技术的另一个缺点是由于要在包覆系统中湍动，所以压缩强度或压碎强度较低的肥料颗粒不能被包覆。
美国专利8211201中公开了一种制造工艺以克服上述缺点。但是该工艺的一个缺点是使用熔融肥料作为供给以生产包覆肥料，从而留下包括片型、穗型、丸型或块型肥料的大多数肥料颗粒。肥料颗粒的熔化和凝固要求大量能量，这增加生产成本并且很多肥料不能以该工艺中使用的熔融形式进行生产。此外所述工艺生产的半球形或pasttile形包覆产品可能不会吸引很多用户。
因此需要一种用来连续地制造聚合物包覆控释肥料的经济系统和方法，以使能够使用任意形状和形式的任何可用肥料颗粒来生产带有一致包覆层厚度的聚合物包覆产品。
本发明解决了上述缺点、短处以及问题，并且可通过阅读和研究以下详细说明进行理解。
发明内容
本发明实施例的主要目标是提供一种用于在单道次中高速制造带有期望的一致厚度包覆层的聚合物包覆控释肥料的系统和方法。
本发明实施例的另一个目标是开发一种能够使用均匀和非规则形状肥料颗粒来制造聚合物包覆颗粒的系统和方法。
本发明实施例的另一个目标是开发一种能够使用片形、穗形、丸形或块形肥料来制造聚合物包覆控释肥料的系统和方法。
本发明实施例的另一个目标是开发一种用于制造聚合物包覆肥料的系统和方法，以获得防止在运输期间结块或团聚的聚合物包覆肥料。
本发明实施例的另一个目标是开发一种用于制造聚合物包覆控释肥料的系统和方法，以使能够使用市场上能够买到的任意聚合物来包覆肥料而无需用于在肥料颗粒上形成包覆层的任何溶剂或固化剂或催化剂。
本发明实施例的另一个目标是开发一种用于制造聚合物包覆控释肥料的系统和方法，以允许对包覆层施加到肥料颗粒上的完全控制以实现一致且精确的包覆层厚度。
本发明实施例的另一个目标是开发一种用于制造聚合物包覆控释肥料的系统和方法，以同时地施加多个聚合物层从而允许制造商生产包覆多个聚合物层的肥料。
本发明实施例的另一个目标是开发一种用于制造聚合物包覆控释肥料的系统和方法，以在单道次中获得带有期望包覆层厚度的聚合物包覆肥料和肥料产品从而节省时间、空间和能量。
本发明实施例的另一个目标是开发一种用于制造聚合物包覆控释肥料的系统和方法，以获得带有期望水蒸气透过率(WVTR)的聚合物包覆肥料和肥料产品从而制造高效控释肥料产品。
本发明实施例的另一个目标是开发一种用于制造聚合物包覆控释肥料的系统和方法，以获得具有期望生物降解持续时间的聚合物包覆肥料和肥料产品使得包覆层在预先确定的持续时间内降解。
本发明实施例的这些以及其它目标和优点通过以下结合附图的详细描述将变得显而易见。
本发明的各种实施例提供一种用于制造聚合物包覆肥料的系统和方法。根据本发明的实施例，包覆肥料颗粒分为两步。第一步，用第一聚合物膜局部地包覆肥料颗粒。其后，将第二聚合物膜施加到肥料颗粒的剩余未包覆表面上以将肥料包裹在两种聚合物膜之间。被包裹在第一聚合物膜与第二聚合物膜之间的肥料通过扩散穿过第一聚合物膜或第二聚合物膜能够在一定时间周期或间隔上释放。
根据本发明的实施例，提供一种使用聚合物熔体在连续过程中包覆多个物品的系统。该系统包括连接到第一冷却辊以供应多个物品的供给机构。第一冷却辊包括在外围表面上的多个第一腔并且所述多个第一腔容纳并保持多个物品。提供第一机器用于生产第一熔融膜并将第一熔融膜施加到保持在第一冷却辊中的多个第一腔中的多个物品上，以用第一熔融膜局部地包覆多个物品。第二冷却辊放置在第一冷却辊的一侧或者第二冷却辊放置在第一冷却辊的顶侧上以接收局部包覆有第一熔融膜的多个物品。提供第二机器用于生产第二熔融膜并将第二熔融膜施加到保持在第二冷却辊中的多个第二腔中的局部包覆有第一熔融膜的多个物品上。提供收集器机构以从第二冷却辊接收包覆有第一熔融膜和第二熔融膜的多个物品。
根据本发明的实施例，提供一种用于使用聚合物熔体在连续过程中包覆多个物品的系统。所述系统包括第一冷却辊、第二冷却辊、第一机器、第二机器、供给机构以及收集器机构。
根据本发明的实施例，第一冷却辊包括在外围表面上的多个第一腔并且所述多个第一腔容纳并保持多个物品。
根据本发明的实施例，第二冷却辊与第一冷却辊相同。第二冷却辊放置在第一冷却辊的一侧或者第二冷却辊放置在第一冷却辊的底侧。第二冷却辊包括在外围表面上的多个第二腔。所述多个第二腔容纳并保持从第一冷却辊接收的多个物品。第二冷却辊中的多个第二腔与第一冷却辊中的多个第一腔匹配。第二冷却辊中的多个第二腔与第一冷却辊中的多个第一腔被布置成彼此面对。
根据本发明的实施例，系统包括第一机器，第一机器用于生产第一熔融膜并将第一熔融膜施加到保持在第一冷却辊中的多个第一腔中的多个物品上，以用第一熔融膜局部地包覆多个物品。第一熔融膜具有期望的厚度、宽度和化学特性。第一机器包括第一聚合物挤出机和第一膜成型模具。第一聚合物挤出机混合、熔化并挤出聚合物以产生均质聚合物熔体。第一膜成型模具附接到第一聚合物挤出机的一端用于从第一聚合物挤出机接收熔融供给以生产具有期望厚度和宽度的第一熔融膜。聚合物是单一聚合物或聚合物的混合物。
根据本发明的实施例，系统包括第二机器，第二机器用于生产第二熔融膜并将第二熔融膜施加到保持在第二冷却辊中的多个第二腔中的多个物品上。第二熔融膜具有期望的厚度、宽度和化学特性。第二机器包括第二聚合物挤出机和第二膜成型模具。第二聚合物挤出机混合、熔化并挤出聚合物以产生均质聚合物熔体。第二膜成型模具附接到聚合物挤出机的一端用于从第二聚合物挤出机接收熔融供给以生产具有期望厚度和宽度的第二熔融膜。聚合物是单一聚合物或聚合物的混合物。
根据本发明的实施例，系统包括用于将多个物品供给到第一冷却辊的供给机构和用于从第二冷却辊收集多个物品的收集机构。从第二冷却辊收集的多个物品被第一聚合物膜在所述多个物品的一侧包覆并且被第二聚合物膜在所述多个物品的相对侧包覆，使得所述多个物品被包裹在第一聚合物膜和第二聚合物膜内。所述多个物品是控释物品。
根据本发明的实施例，所述多个物品是从包括肥料、药片、洗涤剂片、杀生剂片、杀虫剂颗粒、动物饲料以及食物颗粒的组中选取的。所述多个物品是水溶性的。所述多个物品是从包括聚合物包覆物品的组中选取的。
根据本发明的实施例，平均物品尺寸在1mm到150mm的范围内。
根据本发明的实施例，系统还包括设置在第一冷却辊和第二冷却辊处的切割机构，以在第一聚合物膜和第二聚合物膜施加到多个物品上之后切割第一聚合物膜和第二聚合物膜。切割机构是设置在第一冷却辊和第二冷却辊的表面上的锋利切割边缘。
根据本发明的实施例，系统还包括旋转销，以在将第二聚合物膜施加到局部包覆有第一聚合物膜的多个物品上时推动保持在第二冷却辊中的多个第二腔处的多个物品。
根据本发明的实施例，第一冷却辊以顺时针方向旋转通过期望的角度用来在多个第一腔处接收多个物品。第二冷却辊以逆时针方向旋转通过期望的角度用来在多个腔处接收多个物品。第一冷却辊和第二冷却辊分别以顺时针方向和逆时针方向以同步方式旋转，使得第一冷却辊中的多个第一腔中的至少一个与第二冷却辊中的多个第二腔中的至少一个相对布置，以将第一冷却辊的第一腔中的多个物品转移到第二冷却辊中的多个第二腔。
根据本发明的实施例，第一冷却辊和第二冷却辊包括内部流体循环机构，用于循环流体以控制第一冷却辊的表面温度。第一冷却辊和第二冷却辊在外表面上包括不粘涂层，以避免熔融膜粘附到冷却辊的表面上。第一冷却辊和第二冷却辊是能够旋转的圆柱滚筒。
根据本发明的实施例，每个所述多个第一腔和每个所述多个第二腔保持一个物品。所述多个第一腔和所述多个第二腔布置的形状是从包括片形、穗形、环形、矩形、方形和六边形的组中选取的。每个所述多个第一腔和每个所述多个第二腔利用真空保持至少一个物品。所述多个第一腔和所述多个第二腔在底部包括开口或孔以提供真空用于保持所述多个物品。所述多个第一腔的尺寸大于所述多个物品的尺寸，并且所述多个第二腔的尺寸大于所述多个物品的尺寸。所述多个第一腔和所述多个第二腔在底部中包括可压缩垫圈。垫圈由从包括软橡胶材料或类橡胶材料的组中选取的材料制成。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜模具和第二聚合物膜模具是淋涂模具和槽模具中的任意一种。第一聚合物膜模具和第二聚合物膜模具生产单层聚合物膜或多层聚合物膜。根据本发明的实施例，聚合物被熔化处理成期望厚度的熔融膜。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜包覆所述多个物品的表面的1％-99％的范围。第二聚合物膜包覆局部包覆有第一聚合物膜的所述多个物品的表面的1％-99％的范围。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜包括一种或多种添加剂。所述一种或多种添加剂是从包括亲水添加剂、表面活性剂、无机矿物质、可生物降解添加剂、色素和水溶性添加剂的组中选取的。添加亲水添加剂是为了增加第一聚合物膜和第二聚合物膜的透湿性。
根据本发明的实施例，无机矿物质是从包括滑石、碳酸钙、云母、二氧化硅及它们的衍生物的组中选取的。添加无机矿物质是用于修改透湿性，减少温度引起的第一聚合物膜和第二聚合物膜的膨胀，并减小第一聚合物膜和第二聚合物膜的厚度，并防止包覆有第一聚合物膜和第二聚合物膜的多个物品的结块或团聚。
根据本发明的实施例，其中，添加可生物降解添加剂是用于向第一聚合物膜和第二聚合物膜添加可生物降解特性并加快第一聚合物膜和第二聚合物膜的生物降解。添加到第一聚合物膜和第二聚合物膜的添加剂在第一聚合物膜和第二聚合物膜的组合干重的0.01％-50％的范围内。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望厚度在5微米到300微米的范围内。第一熔融聚合物膜和第二熔融聚合物膜的期望温度在50℃到500℃的范围内。第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望化学特性是水蒸气透过率(WVTR)。第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望WVTR在0.001g/(m2·天)到20000g/(m2·天)的范围内。
根据本发明的实施例，提供一种用于使用聚合物在连续过程中包覆多个物品的方法。该方法包括挤出带有第一熔融聚合物膜的第一包覆层并将其施加到保持在第一冷却辊中的多个第一腔上的多个物品上用于产生局部包覆有第一聚合物膜的多个物品。将局部包覆有第一聚合物膜的多个物品从第一冷却辊转移至第二冷却辊。露出局部包覆有第一聚合物膜的多个物品的未包覆部分。挤出第二熔融聚合物膜的第二包覆层并将其施加到保持在第二冷却辊中多个第二腔上的多个物品上用于产生被第一聚合物膜和第二聚合物膜完全包覆的多个物品。通过在第一聚合物膜和第二聚合物膜的重叠区域上使第二聚合物膜与第一聚合物膜熔化融合来将包覆在多个物品上的第一聚合物膜和第二聚合物膜密封，将多个物品包裹在第一包覆层与第二包覆层之间。被包裹的多个物品通过其扩散穿过第一聚合物膜或第二聚合物膜而在一定时期内释放。
根据本发明的实施例，利用设置在多个第一腔和多个第二腔的底部处的真空抽吸将所述多个物品保持在多个第一腔和多个第二腔中。多个物品下的真空抽吸的拉力能够拉动所述多个物品周围的第一聚合物膜和第二聚合物膜，并且能够将第一聚合物膜和第二聚合物膜分别地粘附到所述多个物品的相对表面。
根据本发明的实施例，平均物品尺寸在1mm到150mm的范围内。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜包覆所述多个物品的表面的1％-99％的范围。第二聚合物膜包覆局部包覆有第一聚合物膜的所述多个物品的表面的1％-99％的范围。
根据本发明的实施例，聚合物被熔化处理成熔融膜。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜包括一种或多种添加剂。所述一种或多种添加剂是从包括亲水添加剂、表面活性剂、无机矿物质、可生物降解添加剂、色素和水溶性添加剂的组中选取的。添加亲水添加剂或表面活性剂是为了增加第一聚合物膜和第二聚合物膜的透湿性。
根据本发明的实施例，无机矿物质是从包括滑石、碳酸钙、云母、二氧化硅及它们的衍生物的组中选取的。添加无机矿物质是为了修改透湿性，减少温度引起的第一聚合物膜和第二聚合物膜的膨胀，并减小第一聚合物膜和第二聚合物膜的厚度，并防止包覆有第一聚合物膜和第二聚合物膜的多个物品的结块或团聚。
根据本发明的实施例，添加可生物降解添加剂是为了向第一聚合物膜和第二聚合物膜添加可生物降解特性并加快第一聚合物膜和第二聚合物膜的生物降解。
根据本发明的实施例，添加到第一聚合物膜和第二聚合物膜层的添加剂在第一聚合物膜和第二聚合物膜的组合干重的0.01％-50％的范围内。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望厚度在5微米到300微米的范围内。第一熔融聚合物膜和第二熔融聚合物膜的期望温度在50℃到500℃的范围内。第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望化学特性是水蒸气透过率(WVTR)。第一聚合物膜和第二聚合物膜的WVTR值在0.01g/(m2·天)到20000g/(m2·天)的范围内。
根据本发明的实施例，第一冷却辊和第二冷却辊是能够旋转的圆柱滚筒。
根据本发明的实施例，用于制造控释肥料的方法包含将肥料颗粒放置在表面上并将第一聚合物层施加到肥料颗粒的暴露表面上。然后露出肥料的未包覆部分并施加第二聚合物层以将肥料颗粒包裹在第一聚合物层和第二聚合物层之间，使得肥料颗粒能够通过扩散穿过第一聚合物膜或第二聚合物膜中的至少一个在一定时间内释放。
根据本发明的一个实施例，聚合物包覆肥料颗粒的制造过程分为两步。第一步，用第一聚合物膜局部地包覆肥料颗粒。其后，将第二聚合物膜施加到剩余的未包覆肥料颗粒表面上从而将肥料包裹在两种聚合物膜之间。
根据本发明的一个实施例，使用聚合物熔体在连续过程中包覆多个物品的装置包括第一冷却辊、相同的第二冷却辊、第一机器、第二机器、供给机构以及收集机构。第一冷却辊包括并排放置在第一冷却辊的外围上的多个腔。所述腔能够保持所述物品。相同的第二冷却辊包括并排放置在第二冷却辊的外围上的多个腔，并且第一冷却辊和第二冷却辊的腔面向彼此。第一机器用于生产具有期望厚度、宽度和特性的熔融膜。第一聚合物膜以熔融聚合物膜直接地施加到保持在第一冷却辊的腔中的物品上的方式放置。第二机器能够生产具有期望厚度、宽度和特性的熔融膜。第二机器以熔融膜直接地施加到保持在第二冷却辊的腔中的物品上的方式放置。供给机构用于将物品供给到第一冷却辊上。收集机构用于从第二冷却辊收集包覆物品。
根据本发明的一个实施例，冷却辊是能够旋转的圆柱滚筒。冷却辊在辊的周向表面上具有多个腔。冷却辊具有内部流体循环以控制冷却辊的表面温度。冷却辊在辊的外表面上具有不粘涂层。冷却辊以同步方式旋转使得第一冷却辊表面上的腔总是面向第二冷却辊上的相同腔。
冷却辊的腔具有任意形状和尺寸。冷却辊的腔能够保持正在被包覆的物品。腔的形状是从包括片形、穗形、环形、矩形、方形或六边形的组中选取的。腔分布在第一冷却辊和第二冷却辊的整个圆周上。另外腔的尺寸大于被包覆的物品的尺寸。腔在底部中具有软橡胶或类橡胶可压缩垫圈。腔在底部中包括开口/孔，通过开口/孔提供真空来保持物品。另外物品被容纳在腔中并且用真空抽吸保持在腔中。每个腔只容纳一个物品。
根据本发明的一个实施例，用于生产熔融膜的第一机器和第二机器包括聚合物挤出机和膜模具。聚合物挤出机能够混合、熔化和挤出任何市场上可买到的聚合物或聚合物的混合物或添加剂并产生均质熔体。聚合物膜模具能够通过由挤出机生产的聚合物膜熔体生产具有期望厚度、宽度和特性的熔融膜。所述模具附接到挤出机的一端。
根据本发明的一个实施例，膜模具是能够使用聚合物熔体生产聚合物膜的淋涂模具或槽模具。膜模具能够挤出单层或多层聚合物膜。膜模具是能够生产具有期望厚度和宽度熔融聚合物膜的市场上可买到的挤出模具。
根据本发明的一个实施例，通过供给第一冷却辊上的物品开始用于包覆肥料的方法，其中，物品通过腔底部的真空抽吸保持在第一冷却辊的腔中。下个步骤是在物品上挤出第一层熔融聚合物膜。所述物品下的真空抽吸拉力拉动物品周围的熔融聚合物层以将熔融膜粘附至物品表面以形成局部包覆物品。进一步，局部包覆物品被转移至第二冷却辊的腔并且露出局部包覆物品的未包覆部分。挤出第二层熔融聚合物并以第二包覆层重叠第一包覆层的方式将第二层熔融聚合物施加到局部包覆物品的未包覆部分上，并且熔融第二层的高温帮助第二层与第一层的重叠区域层压。从而肥料颗粒或物品被密封或包裹在第一聚合物层和第二聚合物层之间。
根据本发明的一个实施例，所述物品是市场上可买到的任何尺寸和形状的肥料颗粒。另外所述物品是从包括任意形状和尺寸的洗涤剂片、任意形状和尺寸的杀生剂片、任意形状和尺寸的杀虫剂颗粒、任意形状和尺寸的动物饲料、和任意形状和尺寸的食物颗粒的组中选取的。所述物品具有均匀或不均匀的形状。所选取的物品是水溶性的。
根据本发明的一个实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜是能够生产具有期望厚度和特性的任意挤出级聚合物。熔融聚合物膜承受的温度范围是50℃到500℃。聚合物膜的厚度在5微米到300微米的范围内。另外，第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望化学特性是水蒸气透过率(WVTR)。第一聚合物膜和第二聚合物膜的WVTR值在0.01g/(m2·天)到20000g/(m2·天)的范围内。
根据本发明的一个实施例，局部包覆物品具有覆盖表面积的1％到99％范围内的聚合物包覆层。另外，包覆在局部包覆物品上的第二聚合物膜具有覆盖包覆物品的表面积的1％到99％范围的聚合物包覆层。
根据本发明的一个实施例，生产控释传送系统的方法包括将第一聚合物层包覆到物品的表面上产生局部包覆物品。露出表面区域的剩余未包覆部分并施加第二包覆层。通过在第一包覆层和第二包覆层的重叠区域中熔化融合第二包覆层与第一包覆层将所述物品密封在第一包覆层和第二包覆层之间。所述物品被包裹在第一包覆层和第二包覆层之间。被包裹在第一包覆层和第二包覆层之间的物品通过扩散穿过第一包覆层或第二聚合物膜在一定时间内释放。
根据本发明的一个实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜具有形成单叠层包覆层的多个膜层。第一聚合物膜或第二聚合物膜具有添加到膜结构中的添加剂。所述添加剂是从包括亲水添加剂、表面活性剂、无机矿物质、可生物降解添加剂和色素的组中选取的。添加亲水添加剂或表面活性剂是为了增加包覆层的透湿性。添加诸如滑石、碳酸钙、云母、二氧化硅或它们的衍生物的无机矿物质是为了修改透湿性、减少温度引起的聚合物包覆层的膨胀，并且减少包覆物品的结块或团聚。添加生物降解添加剂是为了加快包覆层的生物降解。添加色素是为了向包覆膜提供颜色。添加到聚合物膜的添加剂的量在第一包覆层和第二包覆层的组合干重的0.01％到50％的范围内。
根据本发明的一个实施例，第一聚合物膜或第二聚合物膜具有共挤多膜层以形成单包覆层。另外多层包覆膜具有不同的厚度或不同的添加剂或者具有添加剂加载水平。
根据本发明的一个实施例，使用便宜的聚合物包覆肥料颗粒。另外包覆任何形状、形式的干肥料颗粒，从而消除对于使用昂贵球形肥料颗粒的需求。包覆肥料颗粒的方法不包含任何溶剂或催化剂。该方法在肥料颗粒上给出均匀的包覆层。另外该方法允许同时施加多种聚合物，从而允许制造商生产被多种聚合物层包覆的肥料。该方法能够在单个时间施加期望重量的包覆膜，从而节省生产包覆产品的时间、空间和能量。
当结合以下描述和附图研究本发明时将会更好地领会和理解本发明的实施例的这些以及其它方面。但应该理解的是，虽然指出了优选实施例和其许多特定细节，但以下描述仅作为示例而不是限制。可以在本发明的实施例的范围内做出许多改变和修改而不脱离其精神，并且本发明的实施例包括所有这种修改。
附图说明
本领域的技术人员通过以下对优选实施例和附图的描述会想到其它目标、特征以及优点。
图1示出根据本发明实施例的用于制造聚合物包覆肥料的系统的框图。
图2示出根据本发明实施例的从用于制造聚合物包覆肥料的系统中的第一冷却辊获得的局部包覆肥料颗粒的示意图。
图3示出根据本发明实施例的从用于制造聚合物包覆肥料的系统中的第二冷却辊获得的完全包覆肥料颗粒的示意图。
图4示出根据本发明实施例的在用于制造聚合物包覆肥料的系统中的用于施加第一聚合物膜的第一机器和聚合物膜断裂机构的示意图。
图5示出根据本发明实施例的在用于制造聚合物包覆肥料的系统中的用于施加第二聚合物膜的第二机器的示意图，第二机器带有聚合物膜切割机构和用于推动肥料颗粒经过腔的旋转销。
尽管一些附图示出了本发明的特定特征而其它附图没有。但这仅是为了方便起见，因为每个特征都可以与根据本发明的任意或所有其它特征相结合。
具体实施方式
在以下详细描述中，对形成本发明的一部分的附图进行了引用，并且其中可实施的特定实施例通过示例示出。对这些实施例进行了充分详细的描述以使本领域技术人员能够实施实施例，并且应该理解可以做出逻辑、机械以及其它改变而不脱离实施例的范围。因此不应将以下详细描述理解为限制意义。
本发明的各种实施例提供用于制造聚合物包覆肥料的系统和方法。根据本发明的实施例，包覆肥料颗粒分为两步。第一步，用第一聚合物膜局部地包覆肥料颗粒。其后，将第二聚合物膜施加到肥料颗粒的剩余未包覆表面上以将肥料包裹在两种聚合物膜之间。被包裹在第一聚合物膜与第二聚合物膜之间的肥料通过扩散穿过第一聚合物膜或第二聚合物膜能够在一定时间周期或间隔内释放。
根据本发明的实施例，提供一种使用聚合物熔体在连续过程中包覆多个物品的系统。该系统包括连接到第一冷却辊以供应多个物品的供给机构。第一冷却辊包括在外围表面上的多个第一腔并且所述多个第一腔容纳并保持多个物品。提供第一机器用于生产第一熔融膜并将第一熔融膜施加到保持在第一冷却辊中的多个第一腔中的多个物品上，以用第一熔融膜局部地包覆多个物品。第二冷却辊放置在第一冷却辊的一侧或者第二冷却辊放置在第一冷却辊的底侧上以接收局部包覆有第一熔融膜的多个物品。提供第二机器用于生产第二熔融膜并将第二熔融膜施加到保持在第二冷却辊中的多个第二腔中并且局部包覆有第一熔融膜的多个物品上。提供收集器机构以从第二冷却辊接收包覆有第一熔融膜和第二熔融膜的多个物品。
根据本发明的实施例，提供一种用于使用聚合物熔体在连续过程中包覆多个物品的系统。所述系统包括第一冷却辊、第二冷却辊、第一机器、第二机器、供给机构以及收集器机构。
根据本发明的实施例，第一冷却辊包括在外围表面上的多个第一腔并且所述多个第一腔容纳并保持多个物品。
根据本发明的实施例，第二冷却辊与第一冷却辊相同。第二冷却辊放置在第一冷却辊的一侧或者第二冷却辊放置在第一冷却辊的底侧上。第二冷却辊包括在外围表面上的多个第二腔。所述多个第二腔容纳并保持来自第一冷却辊的多个物品。第二冷却辊中的多个第二腔与第一冷却辊中的多个第一腔匹配。第二冷却辊中的多个第二腔与第一冷却辊中的多个第一腔被布置成彼此面对。
根据本发明的实施例，系统包括第一机器，第一机器用于生产第一熔融膜并将第一熔融膜施加到保持在第一冷却辊中的多个第一腔中的多个物品上，以用第一熔融膜局部地包覆多个物品。第一熔融膜具有期望的厚度、宽度和化学特性。第一机器包括第一聚合物挤出机和第一膜成型模具。第一聚合物挤出机混合、熔化并挤出聚合物以产生均质聚合物熔体。第一膜成型模具附接到第一聚合物挤出机的一端用于从第一聚合物挤出机接收熔融供给以生产具有期望厚度和宽度的第一熔融膜。聚合物是单一聚合物或聚合物的混合物。
根据本发明的实施例，系统包括第二机器，第二机器用于生产第二熔融膜并将第二熔融膜施加到保持在第二冷却辊中的多个第二腔中的多个物品上。第二熔融膜具有期望的厚度、宽度和化学特性。第二机器包括第二聚合物挤出机和第二膜成型模具。第二聚合物挤出机混合、熔化并挤出聚合物以产生均质聚合物熔体。第二膜成型模具附接到聚合物挤出机的一端用于从第二聚合物挤出机接收熔融供给以生产具有期望厚度和宽度的第二熔融膜。聚合物是单一聚合物或聚合物的混合物。
根据本发明的实施例，系统包括用于将多个物品供给到第一冷却辊的供给机构和用于从第二冷却辊收集多个物品的收集机构。从第二冷却辊收集的多个物品被第一聚合物膜在所述多个物品的一侧包覆并且被第二聚合物膜在所述多个物品的相对侧包覆，使得所述多个物品被包裹在第一聚合物膜和第二聚合物膜内。所述多个物品是控释物品。
根据本发明的实施例，所述多个物品是从包括肥料、药片、洗涤剂片、杀生剂片、杀虫剂颗粒、动物饲料以及食物颗粒的组中选取的。所述多个物品是水溶性的。
根据本发明的实施例，所述多个物品是从包括聚合物包覆物品的组中选取的。
根据本发明的实施例，平均物品尺寸在1mm到150mm的范围内。
根据本发明的实施例，系统还包括设置在第一冷却辊和第二冷却辊处的切割机构，以在第一聚合物膜和第二聚合物膜施加到多个物品上之后切割第一聚合物膜和第二聚合物膜。切割机构是设置在第一冷却辊和第二冷却辊的表面上的锋利切割边缘。
根据本发明的实施例，系统还包括旋转销，以在将第二聚合物膜施加到局部包覆有第一聚合物膜的多个物品上时推动保持在第二冷却辊中的多个第二腔处的多个物品。
根据本发明的实施例，第一冷却辊以顺时针方向旋转通过期望的角度用来在多个第一腔处接收多个物品。第二冷却辊以逆时针方向旋转通过期望的角度用来在多个腔处接收多个物品。第一冷却辊和第二冷却辊分别以顺时针方向和逆时针方向以同步方式旋转，使得第一冷却辊中的多个第一腔中的至少一个与第二冷却辊中的多个第二腔的至少一个相对布置，以将第一冷却辊的第一腔中的多个物品转移到第二冷却辊中的多个第二腔。
根据本发明的实施例，第一冷却辊和第二冷却辊包括内部流体循环机构，用于循环流体以控制第一冷却辊的表面温度。第一冷却辊和第二冷却辊在外表面上包括不粘涂层以避免熔融膜粘附。第一冷却辊和第二冷却辊是能够旋转的圆柱滚筒。
根据本发明的实施例，每个所述多个第一腔和每个所述多个第二腔保持一个物品。所述多个第一腔和所述多个第二腔布置的形状是从包括片形、穗形、环形、矩形、方形和六边形的组中选取的。每个所述多个第一腔和每个所述多个第二腔利用真空保持至少一个物品。所述多个第一腔和所述多个第二腔在底部包括开口或孔以提供真空用于保持所述多个物品。所述多个第一腔的尺寸大于所述多个物品的尺寸，并且所述多个第二腔的尺寸大于所述多个物品的尺寸。所述多个第一腔和所述多个第二腔在底部中包括可压缩垫圈。可压缩垫圈由包括软橡胶材料或类橡胶材料的组中选取的材料制成。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜模具和第二聚合物膜模具是淋涂模具和槽模具中的任意一种。第一聚合物膜模具和第二聚合物膜模具生产单层聚合物膜或多层聚合物膜。
根据本发明的实施例，聚合物被熔化处理成期望厚度的熔融膜。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜包覆所述多个物品的表面的1％-99％的范围。第二聚合物膜包覆局部包覆有第一聚合物膜的所述多个物品的表面的1％-99％的范围。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜包括一种或多种添加剂。所述一种或多种添加剂是从包括人工或天然的亲水添加剂、表面活性剂、无机矿物质、可生物降解添加剂、色素和水溶性添加剂的组中选取的。添加亲水添加剂和表面活性剂是为了增加第一聚合物膜和第二聚合物膜的透湿性。
根据本发明的实施例，无机矿物质是从包括滑石、碳酸钙、云母、二氧化硅及它们的衍生物的组中选取的。添加无机矿物质是为了修改透湿性，减少温度引起的第一聚合物膜和第二聚合物膜的膨胀，并减小第一聚合物膜和第二聚合物膜的厚度，并防止包覆有第一聚合物膜和第二聚合物膜的多个物品的结块或团聚。
根据本发明的实施例，其中，添加可生物降解添加剂是为了向第一聚合物膜和第二聚合物膜添加可生物降解特性并加快第一聚合物膜和第二聚合物膜的生物降解。添加到第一聚合物膜和第二聚合物膜的添加剂在第一聚合物膜和第二聚合物膜的组合干重的0.01％-50％的范围内。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望厚度在5微米到300微米的范围内。第一熔融聚合物膜和第二熔融聚合物膜的期望温度在50℃到500℃的范围内。第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望化学特性是水蒸气透过率(WVTR)。第一聚合物膜和第二聚合物膜的WVTR值在0.01g/(m2·天)到20000g/(m2·天)的范围内。
根据本发明的实施例，提供一种用于使用聚合物在连续过程中包覆多个物品的方法。该方法包括挤出带有第一熔融聚合物膜的第一包覆层并将其施加到保持在第一冷却辊中的多个第一腔上的多个物品上用于产生局部包覆有第一聚合物膜的多个物品。将局部包覆有第一聚合物膜的多个物品从第一冷却辊转移至第二冷却辊。露出局部包覆有第一聚合物膜的多个物品的未包覆部分。挤出第二熔融聚合物膜的第二包覆层并将其施加到保持在第二冷却辊中的多个第二腔上的多个物品上用于产生被第一聚合物膜和第二聚合物膜完全包覆的多个物品。通过在第一聚合物膜和第二聚合物膜的重叠区域上使第二聚合物膜与第一聚合物膜熔化融合来将包覆在多个物品上的第一聚合物膜和第二聚合物膜密封，将多个物品包裹在第一包覆层与第二包覆层之间。被包裹的多个物品通过扩散穿过第一聚合物膜或第二聚合物膜在一定时期内释放。
根据本发明的实施例，利用设置在多个第一腔和多个第二腔的底部处的真空抽吸将所述多个物品保持在多个第一腔和多个第二腔中。多个物品下的真空抽吸的拉力能够拉动所述多个物品周围的第一聚合物膜和第二聚合物膜，并且能够将第一聚合物膜和第二聚合物膜分别地粘附到所述多个物品的相对表面。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜包覆所述多个物品的表面的1％-99％的范围。第二聚合物膜包覆局部包覆有第一聚合物膜的所述多个物品的表面的1％-99％的范围。
根据本发明的实施例，聚合物被熔化处理成熔融膜。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜包括一种或多种添加剂。所述一种或多种添加剂是从包括亲水添加剂、表面活性剂、无机矿物质、可生物降解添加剂、色素和水溶性添加剂的组中选取的。添加亲水添加剂或表面活性剂是为了增加第一聚合物膜和第二聚合物膜的透湿性。
根据本发明的实施例，无机矿物质是从包括滑石、碳酸钙、云母、二氧化硅及它们的衍生物的组中选取的。添加无机矿物质是为了降低透湿性，减少温度引起的第一聚合物膜和第二聚合物膜的膨胀，并减小第一聚合物膜和第二聚合物膜的厚度，并防止包覆有第一聚合物膜和第二聚合物膜的多个物品的结块。
根据本发明的实施例，添加可生物降解添加剂是为了向第一聚合物膜和第二聚合物膜添加可生物降解特性并加快第一聚合物膜和第二聚合物膜的生物降解。
根据本发明的实施例，添加到第一聚合物膜和第二聚合物膜层的添加剂在第一聚合物膜和第二聚合物膜的组合干重的0.01％-50％的范围内。
根据本发明的实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望厚度在5微米到300微米的范围内。第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望温度在50℃到500℃的范围内。第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望化学特性是水蒸气透过率(WVTR)。第一聚合物膜和第二聚合物膜的WVTR值在0.01g/(m2·天)到20000g/(m2·天)的范围内。
根据本发明的实施例，第一冷却辊和第二冷却辊是能够旋转的圆柱滚筒。
根据本发明的实施例，用于制造控释肥料的方法包含将肥料颗粒放置在表面上并将第一聚合物层施加到肥料颗粒的暴露表面上。然后露出肥料的未包覆部分并施加第二聚合物层以将肥料颗粒包裹在第一聚合物层和第二聚合物层之间，使得肥料颗粒能够通过扩散穿过第一聚合物膜或第二聚合物膜中的至少一个在一定时间内释放。
根据本发明的一个实施例，聚合物包覆肥料的制造过程分为两步。第一步，用第一聚合物膜局部地包覆肥料颗粒。其后，将第二聚合物膜施加到剩余的未包覆肥料颗粒表面上从而将肥料包裹在两种聚合物膜之间。
根据本发明的一个实施例，使用聚合物熔体在连续过程中包覆多个物品的装置包括第一冷却辊、相同的第二冷却辊、第一机器、第二机器、供给机构以及收集机构。第一冷却辊包括并排放置在第一冷却辊的外围上的多个腔。所述腔能够保持所述物品。相同的第二冷却辊包括并排放置在第二冷却辊的外围上的多个腔，并且第一冷却辊和第二冷却辊的腔面向彼此。第一机器用于生产具有期望厚度、宽度和特性的熔融膜。第一聚合物膜以熔融聚合物膜直接地施加到保持在第一冷却辊的腔中的物品上的方式放置。第二机器能够生产具有期望厚度、宽度和特性的熔融膜。第二机器以熔融膜直接地施加到保持在第二冷却辊的腔中的物品上的方式放置。供给机构用于将物品供给到第一冷却辊上。收集机构用于从第二冷却辊收集包覆物品。
根据本发明的一个实施例，冷却辊是能够旋转的圆柱滚筒。冷却辊在辊的周向表面上具有多个腔。冷却辊具有内部流体循环以控制冷却辊的表面温度。冷却辊在辊的表面上具有不粘涂层。冷却辊以同步方式旋转使得第一冷却辊表面上的腔总是面向第二冷却辊上的相同腔。
冷却辊的腔具有任意形状和尺寸。冷却辊的腔能够保持正在被包覆的物品。腔的形状是从包括片形、穗形、环形、矩形、方形或六边形的组中选取的。腔分布在第一冷却辊和第二冷却辊的整个圆周上。另外腔的尺寸大于正在被包覆的物品的尺寸。腔在底部中具有软橡胶或类橡胶可压缩垫圈。腔在底部中包括开口/孔，通过开口/孔提供真空来保持物品。另外物品被容纳在腔中并且用真空抽吸保持在腔中。每个腔只容纳一个物品。
根据本发明的一个实施例，用于生产熔融膜的第一机器和第二机器包括聚合物挤出机和膜模具。聚合物挤出机能够混合、熔化和挤出任何市场上可买到的聚合物或聚合物的混合物或添加剂并产生均质熔体。聚合物膜模具能够通过由挤出机生产的聚合物膜熔体生产具有期望厚度、宽度和特性的熔融膜。所述模具附接到挤出机的一端。
根据本发明的一个实施例，膜模具是能够使用聚合物熔体生产聚合物膜的淋涂模具或槽模具。膜模具能够挤出单层或多层聚合物膜。膜模具是能够生产具有期望厚度、宽度和特性的熔融聚合物膜的市场上可买到的挤出模具。
根据本发明的一个实施例，通过供给第一冷却辊上的物品开始用于包覆肥料的方法，其中，物品通过腔底部的真空抽吸保持在第一冷却辊的腔中。下个步骤是在物品上挤出第一层熔融聚合物膜。所述物品下的真空抽吸拉力拉动物品周围的熔融聚合物层以将熔融膜粘附至物品表面以形成局部包覆物品。进一步，局部包覆物品被转移至第二冷却辊的腔并且露出局部包覆物品的未包覆部分。挤出第二层熔融聚合物并以第二包覆层重叠第一包覆层的方式将第二层熔融聚合物其施加到局部包覆物品的未包覆部分上，并且熔融第二层的高温帮助第二层与第一层的重叠区域层压。从而肥料颗粒或物品被密封或包裹在第一聚合物层和第二聚合物层之间。
根据本发明的一个实施例，所述物品是市场上可买到的任何尺寸和形状的肥料颗粒。另外所述物品是从包括任意形状和尺寸的洗涤剂片、任意形状和尺寸的杀生剂片、任意形状和尺寸的杀虫剂颗粒、任意形状和尺寸的动物饲料、和任意形状和尺寸的食物颗粒的组中选取的。所述物品具有均匀或不均匀的形状。所选取的物品是水溶性的。
根据本发明的一个实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜是能够生产具有期望厚度和特性的任意挤出级聚合物。第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望温度在50℃到500℃的范围内。另外聚合物膜的厚度在5微米到300微米的范围内。第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望化学特性是水蒸气透过率(WVTR)。第一聚合物膜和第二聚合物膜的WVTR值在0.01g/(m2·天)到20000g/(m2·天)的范围内。
根据本发明的一个实施例，局部包覆物品具有覆盖表面积的1％到99％范围内的聚合物包覆层。另外，包覆在局部包覆物品上的第二聚合物膜具有覆盖局部包覆物品的表面积的1％到99％范围内的聚合物包覆层。
根据本发明的一个实施例，生产控释传送系统的方法包括将第一聚合物层包覆到物品的表面上产生局部包覆物品。露出表面区域的剩余未包覆部分并施加第二包覆层。通过在第一包覆层和第二包覆层的重叠区域中熔化融合第二包覆层与第一包覆层将所述物品密封在第一包覆层和第二包覆层之间。所述物品被包裹在第一包覆层和第二包覆层之间。被包裹在第一包覆层和第二包覆层之间的物品通过扩散穿过第一包覆层或第二聚合物膜在一定时间内释放。
根据本发明的一个实施例，第一聚合物膜和第二聚合物膜具有形成单叠层包覆层的多个膜层。第一聚合物膜或第二聚合物膜具有添加到膜结构中的添加剂。所述添加剂是从包括亲水添加剂、无机矿物质、可生物降解添加剂和色素的组中选取的。添加亲水添加剂是为了增加包覆层的透湿性。添加诸如滑石、碳酸钙、云母或二氧化硅或它们的衍生物的无机矿物质是为了降低透湿性、减少温度引起的聚合物包覆层的膨胀，并且减少包覆层的粘性以防止包覆物品的结块。添加生物降解添加剂是为了加快包覆层的生物降解。添加色素是为了向包覆膜提供颜色。添加到聚合物层的添加剂的量在第一包覆层和第二包覆层的组合干重的0.01％到50％的范围内。
根据本发明的一个实施例，第一聚合物膜或第二聚合物膜具有层压形成单包覆层的多个膜层。另外多层包覆膜具有不同的厚度或不同的添加剂或者具有添加剂加载水平。
根据本发明的一个实施例，使用便宜的聚合物包覆肥料颗粒。另外包覆任何形状、形式的干肥料颗粒，从而消除粒化肥料的能量成本。包覆肥料颗粒的方法不包含任何溶剂或催化剂。该方法在肥料颗粒上给出均匀的包覆层。另外该方法允许同时施加多种聚合物，从而允许制造商生产被多种聚合物层包覆的肥料。该方法能够在单个时间施加期望重量的包覆膜，从而节省生产包覆产品的时间、空间和能量。
图1示出根据本发明实施例的用于制造聚合物包覆肥料的系统的框图。关于图1，将肥料颗粒101供给到第一冷却辊103a的腔102a上。通过腔102a中的微孔用真空抽吸104a将肥料颗粒101保持在第一冷却辊103a的第一腔102a中。其后，将来自第一聚合物挤出机106a的第一聚合物膜105施加到以类似于网格状保持在冷却辊103a上腔102a中的肥料颗粒101上。这形成局部包覆肥料107。接着，将局部包覆肥料107传送至第二冷却辊103b，通过真空抽吸104b将局部包覆肥料107保持在第二冷却辊103b的第二腔102b中。第一冷却辊103a的第一腔102a以在传递局部包覆肥料107时冷却辊103a的腔102a面向冷却辊103b的腔102b的方式对准。将局部包覆肥料107从第一冷却辊103a传送至第二冷却辊103b使局部包覆肥料107露出未包覆部分。其后第二聚合物膜108从第二聚合物挤出机106b挤出并接着将第二聚合物膜108包覆到局部包覆肥料107的未包覆部分上，将肥料颗粒包裹在第一聚合物膜105和第二聚合物膜108之间。通过熔化并与第一聚合物膜105融合使第二聚合物膜108包覆并密封包覆层，从而产生聚合物包覆肥料109。其后包覆肥料109被送到收集箱110用于包装。
根据本发明的一个实施例，用带有真空的穿孔钢带替代第一冷却辊103a和第二冷却辊103b。
根据本发明的一个实施例，腔102a由导电金属制成而第一冷却辊103a和第二冷却辊103b具有电中性材料的涂层。根据本发明的一个实施例，当带电肥料颗粒101被供给到冷却辊103a上时，带电肥料颗粒被吸引朝向腔102a并且肥料颗粒101被保持就位而无需使用真空抽吸104a。
根据本发明的一个实施例，挤出机106a或挤出机106b具有能够挤出多层聚合物的共挤设备。
根据本发明的一个实施例，挤出机106a或106b由适合的包覆设备替代，诸如但不限于喷涂设备、喷涂设备、粉末涂覆设备、棒涂设备、热叠层涂覆设备或UV叠层涂覆设备。
根据本发明的一个实施例，肥料颗粒101是矩形、片形、半球形、裂豌豆形、穗形或者市场上能够买到的任何形状的肥料。
根据本发明的一个实施例，腔101是矩形、片形、方形、半球形、穗形等形状。
图2示出根据本发明实施例的从用于制造聚合物包覆肥料的系统中第一冷却辊获得的局部包覆肥料颗粒的示意图。关于图2，肥料颗粒101被第一聚合物膜105局部地包覆以获得局部包覆肥料颗粒107。
图3示出根据本发明实施例的从用于制造聚合物包覆肥料的系统中第二冷却辊获得的完全包覆肥料颗粒的示意图。关于图3，完全聚合物包覆的肥料颗粒109具有在肥料颗粒的两个相对面上用第一聚合物膜105和第二聚合物膜108包覆的肥料颗粒101，使得肥料颗粒被包裹在第一聚合物膜105和第二聚合物膜108之间。
图4示出根据本发明实施例的在用于制造聚合物包覆肥料的系统中的用于施加第一聚合物膜的第一机器和聚合物膜断裂机构的示意图。关于图4，冷却辊表面设计成在将膜105从挤出机106a施加到肥料颗粒101上时帮助断裂膜105。所述设计包括但不限于在膜被肥料颗粒101周围的真空抽吸104a拉动时撕裂膜的腔周围的锋利边缘111a。
图5示出根据本发明实施例的在用于制造聚合物包覆肥料的系统中的用于施加第二聚合物膜的第二机器的示意图，第二机器带有聚合物膜切割机构和用于通过腔推动肥料颗粒的旋转销。关于图5，提供旋转销112用于推动肥料颗粒经过腔。冷却辊103b具有旋转销112，旋转销112在圆筒的腔下以以下方式对准，销112在聚合物层108被从挤出机106b施加的那一刻推动局部包覆肥料107向上朝向聚合物层108。部署真空104b以保持局部包覆肥料颗粒107。局部包覆肥料颗粒107被冷却辊103b通过真空抽吸104b保持。挤出机106b给出第二熔融聚合物膜108以包覆局部包覆的肥料颗粒107。冷却辊103b的表面具有锋利边缘111b以在聚合物膜施加到肥料颗粒107上时帮助断裂聚合物膜。所述设计包括但不限于在膜被肥料颗粒107周围的真空抽吸104b拉动时撕裂膜的腔周围的锋利边缘111b。
根据本发明的一个实施例，用钢带消除第一冷却辊的使用。在本发明的另一个实施例中，可以在冷却辊的表面上使用一系列软垫保护辊子将颗粒轻轻地压在圆柱上，使得颗粒不会由于旋转冷却辊的离心力飞脱。替代地使用气垫在颗粒上产生空气喷射或静电荷以防止颗粒从旋转冷却辊飞脱。
根据本发明的一个实施例，聚合物层包含各种类型的添加剂以加强聚合物的特性，诸如通过使用滑石和其它矿物质，加强肥料通过聚合物层的释放、聚合物层的生物降解、聚合物层的抗紫外线性、温度引起的肥料经过层释放的阻力。
根据本发明的一个实施例，包覆颗粒的表面包括诸如超强吸收剂的吸水化学物质。
根据本发明的一个实施例，化学物质的表面包含附接到包覆肥料的表面的纸颗粒或纤维素颗粒。这些纤维素颗粒用来通过将杀虫剂吸收到附接至包覆表面的纤维素颗粒上来携带杀虫剂。
根据本发明的一个实施例，聚合物膜包括共挤成单层聚合物的多个聚合物层。
前面对特定实施例的描述将充分地揭示本发明的实施例的一般性质，使得其他人可以通过应用现有知识容易地修改和/或使这些特定实施例适于各种应用而不脱离一般概念，并且因此，这些改造和修改应该并且旨在被包括在公开实施例的等同物的含义和范围内。应该理解本发明采用的措辞或术语是出于说明的目的而非限制。因此，虽然按照优选实施例描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员会认识到本发明的实施例可在所述权利要求书的精神和范围内进行修改。
尽管用各种特定实施例描述了本发明的实施例，但是对于本领域的技术人员来说明显能够对本发明进行修改。但是，所有这种修改都被视为在权利要求书的范围内。还应当理解，所附权利要求书旨在涵盖本文描述的实施例的所有一般和特定特征和实施例范围的所有陈述，其作为语言问题的落在其中。

Claims (47)

1.一种用于使用聚合物熔体在连续过程中包覆多个物品的系统，所述系统包括：
第一冷却辊，并且其中，第一冷却辊包括在外围表面上的多个第一腔，并且其中，多个第一腔容纳并保持多个物品；
第二冷却辊，并且其中，第二冷却辊与第一冷却辊相同，并且其中，第二冷却辊放置在第一冷却辊的一侧或者第二冷却辊放置在第一冷却辊的底侧，并且其中，第二冷却辊包括在外围表面上的多个第二腔，并且其中，多个第二腔容纳并保持从第一冷却辊接收的多个物品，并且其中，第二冷却辊中的多个第二腔与第一冷却辊中的多个第一腔匹配，并且其中，第二冷却辊中的多个第二腔与第一冷却辊中的多个第一腔被布置成彼此面对；
第一机器，用于生产第一熔融膜并将第一熔融膜施加到保持在第一冷却辊中多个第一腔中的多个物品上以用第一熔融膜局部地包覆多个物品，并且其中，第一熔融膜具有期望的厚度、宽度和化学特性，并且其中，第一机器包括第一聚合物挤出机和第一膜成型模具，并且其中，第一聚合物挤出机混合、熔化并挤出聚合物以产生均质聚合物熔体，并且其中，第一膜成型模具附接到第一聚合物挤出机的一端用于从第一聚合物挤出机接收熔融供给以生产具有期望厚度和宽度的第一熔融膜，并且其中，聚合物是单一聚合物或聚合物的混合物；
第二机器，用于生产第二熔融膜并将第二熔融膜施加到保持在第二冷却辊中多个第二腔中的多个物品上，并且其中，第二熔融膜具有期望的厚度、宽度和化学特性，并且其中，第二机器包括第二聚合物挤出机和第二膜成型模具，并且其中，第二聚合物挤出机混合、熔化并挤出聚合物以产生均质聚合物熔体，并且其中，第二膜成型模具附接到聚合物挤出机的一端用于从第二聚合物挤出机接收熔融供给以生产具有期望厚度和宽度的第二熔融膜，并且其中，聚合物是单一聚合物或聚合物的混合物；
供给机构，用于将多个物品供给到第一冷却辊；以及
收集机构，用于从第二冷却辊收集多个物品；
其中，从第二冷却辊收集的多个物品被第一聚合物膜在所述多个物品的一侧包覆并且被第二聚合物膜在所述多个物品的相对侧包覆，使得所述多个物品被包裹在第一聚合物膜和第二聚合物膜内，并且其中，所述多个物品是控释物品。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，多个物品是从包括肥料、药片、洗涤剂片、杀生剂片、杀虫剂颗粒、动物饲料以及食物颗粒的组中选取的。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，多个物品是从包括聚合物包覆物品的组中选取的。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，多个物品是水溶性的。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，多个物品的平均尺寸在1mm到150mm的范围内。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括设置在第一冷却辊和第二冷却辊处的切割机构以在第一聚合物膜和第二聚合物膜施加到多个物品上之后切割第一聚合物膜和第二聚合物膜，并且其中，切割机构是设置在第一冷却辊和第二冷却辊的表面上的锋利切割边缘。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括旋转销以在将第二聚合物膜施加到局部包覆有第一聚合物膜的多个物品上时推动保持在第二冷却辊中的多个第二腔处的多个物品。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，第一冷却辊以顺时针方向旋转通过期望的角度用来在多个第一腔处接收多个物品。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，第二冷却辊以逆时针方向旋转通过期望的角度用来在多个腔处接收多个物品。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，第一冷却辊和第二冷却辊包括内部流体循环机构用于循环流体以控制第一冷却辊的表面温度。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，第一冷却辊和第二冷却辊在外表面上包括不粘涂层以避免熔融膜粘附到冷却辊的表面上。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，第一冷却辊和第二冷却辊分别以顺时针方向和逆时针方向以同步方式旋转，使得第一冷却辊中的多个第一腔中的至少一个与第二冷却辊中的多个第二腔中的至少一个相对布置，以将第一冷却辊的第一腔中的多个物品转移到第二冷却辊中的多个第二腔。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，第一冷却辊和第二冷却辊是能够旋转的圆柱滚筒。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，每个所述多个第一腔和每个所述多个第二腔保持一个物品。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，多个第一腔和多个第二腔布置的形状是从包括片形、穗形、圆形、矩形、方形和六边形的组中选取的。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，每个所述多个第一腔和每个所述多个第二腔利用真空保持至少一个物品。
17.根据权利要求1所述的系统，其中，多个第一腔和多个第二腔在底部包括开口或孔以提供真空用于保持所述多个物品。
18.根据权利要求1所述的系统，其中，多个第一腔的尺寸大于多个物品的尺寸，并且其中，多个第二腔的尺寸大于多个物品的尺寸。
19.根据权利要求1所述的系统，其中，多个第一腔和多个第二腔在底部中包括可压缩垫圈，并且其中，垫圈由从包括软橡胶材料或类橡胶材料的组中选取的材料制成。
20.根据权利要求1所述的系统，其中，第一聚合物膜模具和第二聚合物膜模具是淋涂模具和槽模具中的任意一种，并且其中，第一聚合物膜模具和第二聚合物膜模具生产单层聚合物膜或多层聚合物膜。
21.根据权利要求1所述的系统，其中，聚合物被熔化处理成期望厚度的熔融膜。
22.根据权利要求1所述的系统，其中，第一聚合物膜和第二聚合物膜包括单聚合物层或多聚合物层。
23.根据权利要求1所述的系统，其中，第一聚合物膜包覆多个物品的表面的1％-99％的范围。
24.根据权利要求1所述的系统，其中，第二聚合物膜包覆局部包覆有第一聚合物膜的所述多个物品的表面的1％-99％的范围。
25.根据权利要求1所述的系统，其中，第一聚合物膜和第二聚合物膜包括一种或多种添加剂，并且其中，所述一种或多种添加剂是从包括亲水添加剂、表面活性剂、无机矿物质、可生物降解添加剂、色素和水溶性添加剂的组中选取的。
26.根据权利要求1所述的系统，其中，添加亲水添加剂或表面活性剂是为了增加第一聚合物膜和第二聚合物膜的透湿性。
27.根据权利要求1所述的系统，其中，无机矿物质是从包括滑石、碳酸钙、云母、二氧化硅及它们的衍生物的组中选取的并且其中，添加无机矿物质是为了修改透湿性，减少温度引起的第一聚合物膜和第二聚合物膜的膨胀，并减小第一聚合物膜和第二聚合物膜的厚度，并防止包覆有第一聚合物膜和第二聚合物膜的多个物品的结块或团聚。
28.根据权利要求1所述的系统，其中，添加可生物降解添加剂是为了向第一聚合物膜和第二聚合物膜添加可生物降解特性并加快第一聚合物膜和第二聚合物膜的生物降解。
29.根据权利要求1所述的系统，其中，添加到第一聚合物膜和第二聚合物膜的添加剂在第一聚合物膜和第二聚合物膜的组合干重的0.01％-50％的范围内。
30.根据权利要求1所述的系统，其中，第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望厚度在5微米到300微米的范围内。
31.根据权利要求1所述的系统，其中，第一熔融聚合物膜和第二熔融聚合物膜的温度在50℃到500℃的范围内。
32.根据权利要求1所述的系统，其中，第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望化学特性是水蒸气透过率(WVTR)，并且其中，第一聚合物膜和第二聚合物膜的WVTR在0.01g/m2/天到20000g/m2/天的范围内。
33.一种用于使用聚合物熔体在连续过程中包覆多个物品的方法，所述方法包括：
挤出带有第一熔融聚合物膜的第一包覆层并将其施加到保持在第一冷却辊中的多个第一腔上的多个物品上用于产生局部包覆有第一聚合物膜的多个物品；
将局部包覆有第一聚合物膜的多个物品从第一冷却辊转移至第二冷却辊；
露出局部包覆有第一聚合物膜的多个物品的未包覆部分；
挤出第二熔融聚合物膜的第二包覆层并将其施加到保持在第二冷却辊中的多个第二腔上的多个物品上用于产生被第一聚合物膜和第二聚合物膜完全包覆的多个物品；
通过在第一聚合物膜和第二聚合物膜的重叠区域上使第二聚合物膜与第一聚合物膜熔化融合来将包覆在多个物品上的第一聚合物膜和第二聚合物膜密封，将多个物品包裹在第一包覆层与第二包覆层之间，并且其中，被包裹的多个物品通过被包裹的多个物品扩散穿过第一聚合物膜或第二聚合物膜在一定时期内释放；
其中，利用设置在多个第一腔和多个第二腔的底部处的真空抽吸将所述多个物品保持在多个第一腔和多个第二腔中，并且其中，多个物品下的真空抽吸的拉力能够拉动所述多个物品周围的第一聚合物膜和第二聚合物膜并且能够将第一聚合物膜和第二聚合物膜分别地粘附到所述多个物品的相对表面。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，多个物品的平均尺寸在1mm到150mm的范围内。
35.根据权利要求33所述的方法，其中，第一聚合物膜包覆多个物品的表面的1％-99％的范围。
36.根据权利要求33所述的方法，其中，第二聚合物膜包覆局部包覆有第一聚合物膜的所述多个物品的表面的1％-99％的范围。
37.根据权利要求33所述的方法，其中，聚合物被熔化处理成熔融膜。
38.根据权利要求33所述的方法，其中，第一聚合物膜和第二聚合物膜包括单聚合物层或多聚合物层。
39.根据权利要求33所述的方法，根据权利要求1所述的系统，其中，第一聚合物膜和第二聚合物膜包括一种或多种添加剂，并且其中，所述一种或多种添加剂是从包括亲水添加剂、表面活性剂、无机矿物质、可生物降解添加剂、色素和水溶性添加剂的组中选取的。
40.根据权利要求33所述的方法，其中，添加亲水添加剂或表面活性剂是为了增加第一聚合物膜和第二聚合物膜的透湿性。
41.根据权利要求33所述的方法，其中，无机矿物质是从包括滑石、碳酸钙、云母、二氧化硅及它们的衍生物的组中选取的，并且其中，添加无机矿物质是为了修改透湿性，减少温度引起的第一聚合物膜和第二聚合物膜的膨胀，并减小第一聚合物膜和第二聚合物膜的厚度，并防止包覆有第一聚合物膜和第二聚合物膜的多个物品的结块或团聚。
42.根据权利要求33所述的方法，其中，添加可生物降解添加剂是为了向第一聚合物膜和第二聚合物膜添加可生物降解特性并加快第一聚合物膜和第二聚合物膜的生物降解。
43.根据权利要求33所述的方法，其中，添加到第一聚合物膜和第二聚合物膜层的添加剂在第一聚合物膜和第二聚合物膜的组合干重的0.01％-50％的范围内。
44.根据权利要求33所述的方法，其中，第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望厚度在5微米到300微米的范围内。
45.根据权利要求33所述的方法，其中，第一熔融聚合物膜和第二熔融聚合物膜的温度在50℃到500℃的范围内。
46.根据权利要求33所述的方法，其中，第一聚合物膜和第二聚合物膜的期望化学特性是水蒸气透过率(WVTR)，并且其中，第一聚合物膜和第二聚合物膜的WVTR在0.01g/(m2·天)到20000g/(m2·天)的范围内。
47.根据权利要求33所述的方法，其中，第一冷却辊和第二冷却辊是能够旋转的圆柱滚筒。
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