JP2007526198A - 生物活性生長促進添加剤を含む超吸収性ポリマー生成物の製造法および使用 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は農業の改善、特に、生物活性生長促進添加剤を含む超吸収性ポリマー生成物の製造法および使用に関する。
過去30年にわたって、ポリマー化学者および土壌科学者は農業用の制御放出農薬を開発してきた。制御放出農薬の2つの主な目標は、(1)農薬の効果を高めること及び(2)農薬使用による環境への悪い結果を減少させることである。いくつかの従来の制御放出農薬はデンプンに包まれていた。これらの従来のデンプンに包まれた制御放出農薬生成物は、デンプンおよび農薬を混合し、混合物のボールを形成させることによって一般に製造される。これらのデンプンに包まれた農薬では、デンプンからの農薬粒子の放出速度が制限されており、放出は拡散によって大きく支配される。特に、デンプンに包まれた農薬が土壌に施されると、それらは水を吸い込み、膨潤し、それによって農薬粒子はデンプン母材から植物、根、種子または苗木の周りの土壌に拡散することになる。
本発明の1つの目的は、生物活性生長促進添加剤を含む、デンプンを基材とするSAP生成物の製造法および農業分野での使用を考案することである。得られるSAP生成物の適用は、SAP生成物の近くに置いた植物、根、苗木または種子の生長を促す。
好ましい態様の詳細な説明
本発明は一般に、生物活性生長促進添加剤をデンプン母材に取り込んで、農業分野で用いるためのデンプンを基材とするSAP生成物を形成させる方法及びそのようにして形成された生成物に関する。生物活性生長促進添加剤を含むデンプンを基材とするSAP生成物を植物、根、種子または苗木の近くの生育用基材へ直接施すと、該SAP生成物は、植物、根、種子または苗木への有益な養分の利用率を促進することによって、該SAP生成物の近くに置かれた植物、根、種子または苗木の生長を促す。デンプンを基材とするSAP生成物のデンプン母材の高吸収力は、デンプン母材中に生物活性生長促進添加剤を取り込むことを容易にし、それによって、大雨、圧迫、または輸送もしくは製造中あるいはSAP生成物の適用中の震動による生物活性生長促進添加剤のデンプン母材からの分離または放出を最小限にし若しく阻止する。生物活性生長促進添加剤はSAP生成物中に取り込まれるので、生長促進添加剤の流出率は、土壌、植物、根、苗木または種子へ直接施される生長促進添加剤の流出率より著しく少ない。
蒸留水(1,4000ml)を3リットル樹脂反応釜に入れ、攪拌機で一定の攪拌を行った。デンプン細粉またはあらびき粉(110g)を反応釜にゆっくり加え、得られた混合物を約5分間攪拌した。窒素のおそい流れを混合物に加え、同時に、混合物を約95℃に達するまで加熱した。この温度に達したら、混合物をこの温度に維持し、約45分間攪拌して、デンプンを確実に糊化した。次に、加熱マントルを除き、樹脂反応釜を冷水バケット浴に入れた。温度が25℃に達するまで、混合物を窒素下で連続攪拌した。アクリロニトリル(115g)および2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸(23g)を加えた。得られた混合物を約10分間、窒素下で連続攪拌した。0.1M硝酸溶液(50ml)に溶解した硝酸セリウムアンモニウム(5.5g)を含む触媒溶液を混合物に加え、同時に、混合物を冷却した。樹脂反応釜を冷水バケツに約60分間入れたままで、混合物を窒素下で連続攪拌した。60分の終わりでの混合物の温度は約40℃であった。水(200g)に溶解した水酸化カリウムフレーク(90g)を含む溶液を、攪拌および加熱しながら混合物に加えた。95℃の温度に達するまで、混合物を攪拌および加熱し、その後、混合物をさらに60分間攪拌した。次に、塩酸の10%溶液を用いて混合物をpH7.5に中和した。得られた軟塊を約40℃に冷却した。上記沈殿法の1つを用いて粘性の軟塊をメタノール中で沈殿させて、SAP粒子を得た。
標準的な商業的に入手しうるガーデンスプレーを用いて、約3パイントのAsset(登録商標)農薬を、上記の方法を用いて形成したメッシュサイズ約10〜約20のSAP生成物10ポンドに噴霧した。Asset(登録商標)農薬を施す間、SAP粒子は、生物活性成長促進添加剤が確実にSAP粒子を完全に被覆するように攪拌した。Asset(登録商標)農薬は少し緑色がかっており、従って、Asset(登録商標)農薬をSAP粒子に施すと、粒子は少し緑色になる。得られたデンプンを基材とするSAP粒子を肥料分析試験にかけて、各種生物活性成分の存在を分析した。結果は表IIに示す。
標準的な商業的に入手しうるガーデンスプレーを用いて、約8パイントのAsset(登録商標)農薬を、上記の方法を用いて形成したメッシュサイズ約10〜約20のSAP生成物10ポンドに噴霧した。Asset(登録商標)農薬を施す間、SAP粒子は、生物活性成長促進添加剤が確実にSAP粒子を完全に被覆するように攪拌した。Asset(登録商標)農薬は少し緑色がかっており、従って、Asset(登録商標)農薬をSAP粒子に施すと、粒子は少し緑色になる。得られたデンプンを基材とするSAP粒子を肥料分析試験にかけて、各種生物活性成分の存在を分析した。結果は表IIIに示す。
メッシュサイズ約20〜約40のSAP粒子を実施例1に記載の方法により製造した。約25gのSAP粒子をAsset(登録商標)農薬の水性スラリー1Lと合わせた。得られた少し緑色がかったスラリーは、Asset(登録商標)農薬が確実にスラリー全体に均等に分布するように攪拌した。スラリーを肥料分析試験にかけて、各種生物活性成分の存在を分析した。結果は表IVに示す。
メッシュサイズ約10〜約20のSAP粒子を実施例1に記載の方法により製造した。約6〜約8パイントのMiracle−Gro(登録商標)農薬を、標準的な商業的に入手しうるガーデンスプレーを用いて、約1ポンドのSAP生成物へ噴霧した。得られたデンプンを基材とするSAP生成物の粒子は、Miracle−Gro(登録商標)農薬が確実に均等に分布するように攪拌した。噴霧の後、SAP生成物は少し緑色がかっていた。
蒸留水(1,4000ml)を3リットル樹脂反応釜に入れ、攪拌機で一定の攪拌を行った。デンプン細粉またはあらびき粉(110g)を反応釜にゆっくり加え、得られた混合物を約5分間攪拌した。窒素ガスをゆっくりと流して混合物に加え、同時に、混合物を約95℃に達するまで加熱した。混合物をこの温度に維持し、約45分間攪拌して、デンプンを確実に糊化した。次に、加熱マントルを除き、樹脂反応釜を冷水浴に入れた。温度が25℃に達するまで、混合物を窒素下で連続攪拌した。アクリロニトリル(115g)および2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸(23g)を加えた。得られた混合物を約10分間、窒素下で連続攪拌した。0.1M硝酸溶液(50ml)に溶解した硝酸セリウムアンモニウム(5.5g)を含む触媒溶液を混合物に加え、同時に、混合物を冷却した。樹脂反応釜を冷水浴に約60分間入れたままで、混合物を窒素下で連続攪拌した。60分の経過時点での混合物の温度は約40℃であった。水(200g)に溶解した水酸化カリウムフレーク(90g)を含む溶液を、攪拌および加熱しながら混合物に加えた。95℃の温度に達するまで、混合物を攪拌および加熱し、その後、混合物をさらに60分間攪拌した。次に、塩酸の10%溶液を用いて混合物をpH7.5に中和した。得られた軟塊を約40℃に冷却した。約12パイントのMiracle−Gro(登録商標)農薬液を約1ポンドの軟塊に加えた。得られた少し緑色がかった軟塊を約30分間攪拌して、確実にMiracle−Gro(登録商標)農薬とSAP軟塊を緊密に混合物した。得られた軟塊を押出して顆粒にした。1つの実施態様では、パスタ製造機を用いてロッド形の顆粒を押し出した。押し出した後、顆粒を乾燥した。ロッド形の顆粒は粘着性であったので、十分なクレー、デンプン、穀物細粉、セルロース、またはセライトをふりかけて粘着性をなくした。1つの実施態様では、ロッド形の顆粒を望ましい粒子サイズの粒子に粉砕した。必要に応じて、粒子を望ましいサイズのペレットにしてもよい。ペレット化の方法は本技術分野における当業者によく知られている。
蒸留水(1,4000ml)を3リットル樹脂反応釜に入れ、攪拌機で一定の攪拌を行った。デンプン細粉またはあらびき粉(115g)を反応釜にゆっくり加え、得られた混合物を約5分間攪拌した。窒素ガスをゆっくりと流して混合物に加え、同時に、混合物を約95℃に達するまで加熱した。混合物をこの温度に維持し、約45分間攪拌して、デンプンを確実に糊化した。次に、加熱マントルを除き、樹脂反応釜を冷水浴に入れた。温度が25℃に達するまで、混合物を窒素下で連続攪拌した。アクリロニトリル(115g)および2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸(23g)を加えた。得られた混合物を約10分間、窒素下で連続攪拌した。0.1M硝酸溶液(50ml)に溶解した硝酸セリウムアンモニウム(5.5g)を含む触媒溶液を混合物に加え、同時に、混合物を冷却した。樹脂反応釜を冷水浴に約60分間入れたままで、混合物を窒素下で連続攪拌した。60分の経過時点での混合物の温度は約40℃であった。水(200g)に溶解した水酸化カリウムフレーク(90g)を含む溶液を、攪拌および加熱しながら混合物に加えた。95℃の温度に達するまで、混合物を攪拌および加熱し、その後、混合物をさらに60分間攪拌した。次に、塩酸の10%溶液を用いて混合物をpH7.5に中和した。次に軟塊を約40℃に冷却した。約36.5gのリン酸アンモニウムを約1ポンドの軟塊に直接加えた。得られた軟塊を約30分間攪拌して、確実にリン酸アンモニウムとSAP軟塊を緊密に混合物した。得られた軟塊を押出して顆粒にした。1つの実施態様では、パスタ製造機を用いてロッド形の顆粒を押し出した。押し出した後、顆粒を乾燥した。ロッド形の顆粒は粘着性であったので、十分なクレー、デンプン、穀物粉、セルロース、またはセライトをふりかけて粘着性を取り除いた。1つの実施態様では、ロッド形の顆粒を望ましい粒子サイズの粒子に粉砕した。必要に応じて、粒子を望ましいサイズのペレットにしてもよい。ペレット化の方法は本技術分野における当業者によく知られている。
Claims (47)
- 農業分野で用いられる生物活性生長促進添加剤を含む超吸収性ポリマー生成物を形成させる方法であって、
グラフト試薬とデンプンを化合させ、それによってグラフト試薬がデンプンにグラフト重合してデンプングラフトコポリマーを含む混合物を形成するようにすること、ここで、前記デンプングラフトコポリマーはデンプン母材を形成する;
前記デンプングラフトコポリマーを単離すること;
前記デンプングラフトコポリマーを含む粒子を形成させること、ここで、前記粒子は農業分野で用いられるために大きさを加減される;および
生物活性生長促進添加剤を加え、それによって少なくともいくらかの生長促進添加剤が前記デンプン母材によって取り込まれるようにすること
を含む、前記方法。 - 生物活性生長促進添加剤の添加が、グラフト試薬およびデンプンを化合させてデンプングラフトコポリマーを形成させる間に行われる、請求項1に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤の添加が、デンプングラフトコポリマーを単離する間に行われる、請求項1に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤の添加が、生物活性生長促進添加剤を粒子に施すことを含む、請求項1に記載の方法。
- 架橋剤を混合物に加えて、架橋デンプングラフトコポリマーを形成させること;および
前記架橋デンプングラフトコポリマーを中和すること
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 架橋剤が、グリセリド、ジエポキシド、ジグリシジル、シクロヘキサジアミド、メチレンビス−アクリルアミド、ビス−ヒドロキシアルキルアミド、ビス−ヒドロキシプロピルアジパミド、ホルムアルデヒド、尿素−ホルムアルデヒド、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、イソシアネート、ジ−イソシアネート、トリ−イソシアネート、エポキシ樹脂、自己架橋性ポリマー、それらの誘導体、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される、請求項5に記載の方法。
- 混合物をケン化することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- グラフト試薬とデンプンを化合させことが、開始剤の存在下でモノマーをデンプンにグラフト重合させることを含む、請求項1に記載の方法。
- モノマーが、アクリロニトリル、アクリル酸、アクリルアミド、2−アクリロニトリル−2−メチル−プロパンスルホン酸、メタクリルアミド、メタクリル酸、ビニルスルホン酸、エチルアクリレート、それらの誘導体、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される、請求項8に記載の方法。
- デンプンおよびモノマーが約1:1〜約1:6のモル比で存在する、請求項8に記載の方法。
- 開始剤がセリウム塩である、請求項8に記載の方法。
- デンプンが、純粋なデンプン、穀物細粉、穀物あらびき粉、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- デンプンが糊化デンプンである、請求項1に記載の方法。
- 粒子を形成させることが、(1)混合物に十分な量のアルコールを加えてデンプングラフトコポリマーを沈殿させること、および(2)混合物を機械的に操作し、それによってデンプングラフトコポリマーが沈殿を形成するようにすること、のうちの1つによってデンプングラフトコポリマーを沈殿させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 粒子を形成させることが、混合物を乾燥させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤対デンプンの比率が約0.5オンス:1ポンド〜約1.5オンス:1ポンドである、請求項1に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤が、肥料、農薬、生物活性物質、植物生長ホルモン、植物生長調節剤、土壌に基づく養分、それらの誘導体、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 充填剤、吸収剤、担体、界面活性剤、それらの誘導体、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される物質を加えることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤を含む超吸収性ポリマー生成物を、(1)植物、苗木、根および種子の1つに近い生育用基材、又は、(2)植物、苗木、根および種子の1つ、に施すこと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 農業分野で用いられる生物活性生長促進添加剤を含む超吸収性ポリマー生成物を形成させる方法であって、
モノマーとデンプンを開始剤の存在下で化合させ、それによってモノマーがデンプンにグラフト重合してデンプングラフトコポリマーを含む混合物を形成するようにすること、ここで、前記デンプングラフトコポリマーはデンプン母材を形成する;
前記混合物をケン化すること;
前記デンプングラフトコポリマーを前記ケン化混合物から沈殿させて、農業分野で用いるために大きさを加減された超吸収性ポリマー生成物の粒子を形成させること;および
生物活性生長促進添加剤を加え、それによって少なくとも一部の生長促進添加剤が前記デンプン母材によって取り込まれるようにすること
を含む、上記の方法。 - 生物活性生長促進添加剤の添加が、モノマーとデンプンを化合させる間に行われる、請求項20に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤の添加が、デンプングラフトコポリマーを沈殿させる間に行われる、請求項20に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤の添加が、生物活性生長促進添加剤を超吸収性ポリマー生成物の粒子に施すことを含む、請求項20に記載の方法。
- モノマーが、アクリロニトリル、アクリル酸、アクリルアミド、2−アクリロニトリル−2−メチル−プロパンスルホン酸、メタクリルアミド、メタクリル酸、ビニルスルホン酸、エチルアクリレート、それらの誘導体、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される、請求項20に記載の方法。
- デンプンおよびモノマーが約1:1〜約1:6のモル比で存在する、請求項20に記載の方法。
- 開始剤がセリウム塩である、請求項20に記載の方法。
- デンプンが、純粋なデンプン、穀物細粉、穀物あらびき粉、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される、請求項20に記載の方法。
- デンプングラフトコポリマーを沈殿させることが、(1)十分な量のアルコールをケン化混合物に加えてデンプングラフトコポリマーを沈殿させること、および(2)ケン化混合物を機械的に操作し、それによってデンプングラフトコポリマーが沈殿を形成するようにすること、の中の少なくとも1つを含む、請求項20に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤が、肥料、農薬、生物活性物質、植物生長調節剤、植物生長ホルモン、土壌に基づく養分、それらの誘導体、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される、請求項20に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤を含む超吸収性ポリマー生成物の粒子を、(1)植物、苗木、根および種子の1つに近い生育用基材,又は、(2)植物、苗木、根および種子の1つ、に施すことをさらに含む、請求項20に記載の方法。
- 農業分野で用いられる生物活性生長促進添加剤を含む超吸収性ポリマー生成物を形成させる方法であって、
モノマーとデンプンを開始剤の存在下で化合させ、それによってモノマーがデンプンにグラフト重合してデンプングラフトコポリマーを含む混合物を形成するようにすること、ここで、前記デンプングラフトコポリマーはデンプン母材を形成する;
架橋剤を混合物に加えて架橋性デンプングラフトコポリマーを形成させること;
前記混合物を中和すること;
前記超吸収性ポリマー生成物の粒子を形成させること、ここで、前記粒子は農業分野で用いるために大きさを加減される;および
生物活性生長促進添加剤を加え、それによって少なくとも一部の生物活性生長促進添加剤が前記デンプン母材によって取り込まれるようにすること
を含む、前記方法。 - 生物活性生長促進添加剤の添加が、モノマーとデンプンを化合させる間に行われる、請求項31に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤の添加が、超吸収性ポリマー生成物の粒子を形成させる間に行われる、請求項31に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤の添加が、生物活性生長促進添加剤を超吸収性ポリマー生成物の粒子に施すことを含む、請求項31に記載の方法。
- モノマーが、アクリロニトリル、アクリル酸、アクリルアミド、2−アクリロニトリル−2−メチル−プロパンスルホン酸、メタクリルアミド、メタクリル酸、ビニルスルホン酸、エチルアクリレート、それらの誘導体、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される、請求項31に記載の方法。
- デンプンおよびモノマーが約1:1〜約1:6のモル比で存在する、請求項31に記載の方法。
- 開始剤がセリウム塩である、請求項31に記載の方法。
- デンプンが、純粋なデンプン、穀物細粉、穀物あらびき粉、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される、請求項31に記載の方法。
- 超吸収性ポリマー生成物の粒子を形成させることが、(1)十分な量のアルコールを混合物に加えて超吸収性ポリマー生成物を沈殿させること、および(2)混合物を機械的に操作し、それによって超吸収性ポリマー生成物が沈殿を形成するようにすること、の中の少なくとも1つを含む、請求項31に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤が、肥料、農薬、生物活性物質、植物生長ホルモン、植物生長調節剤、土壌に基づく養分、それらの誘導体、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される、請求項31に記載の方法。
- 生物活性生長促進添加剤を含む超吸収性ポリマー生成物の粒子を、(1)植物、苗木、根および種子の1つに近い生育用基材、又は、(2)植物、苗木、根および種子の1つ、に施すことをさらに含む、請求項31に記載の方法。
- 超吸収性ポリマー生成物であって、
前記超吸収性ポリマーの農業での使用が、前記超吸収性ポリマー生成物の近くに配置された植物、根、苗木または種子の生長を促進することを特徴とし、且つ
デンプングラフトコポリマー母材;および
生物活性生長促進添加剤、ここで、前記生物活性生長促進添加剤は前記デンプングラフトコポリマー母材によって取り込まれる
を含む、前記超吸収性ポリマー生成物。 - デンプングラフトコポリマー母材が、純粋なデンプン、穀物細粉、穀物あらびき粉、糊化デンプンおよびそれらの混合物より本質的になる群から選択されるデンプンを含む、請求項42に記載の超吸収性ポリマー生成物。
- 超吸収性ポリマー生成物の粒子サイズが約200メッシュ以下である、請求項42に記載の超吸収性ポリマー生成物。
- 超吸収性ポリマー生成物の粒子サイズが約5〜約50メッシュである、請求項42に記載の超吸収性ポリマー生成物。
- 超吸収性ポリマー生成物の粒子サイズが約8〜約25メッシュである、請求項42に記載の超吸収性ポリマー生成物。
- 生物活性生長促進添加剤が、肥料、農薬、生物活性物質、植物生長ホルモン、植物生長調節剤、土壌に基づく養分、それらの誘導体、およびそれらの混合物より本質的になる群から選択される、請求項42に記載の超吸収性ポリマー生成物。
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