KR100187473B1 - 비료 및 농약의 완효성을 증가시킨 활성성분 완효제 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 함침제로서 폐지 등을 포함한 펄프를 활용하여 여기에 비료나 농약의 활성성분을 함침시킨 후, 액상 유황으로 된 피복재로 피복하여 완효성을 증대시키도록 한 활성성분 완효제에 관한 것이다.

본 발명에 따른 비료 및 농약의 완효성을 증가시키는 새로운 활성성분 완효제는 함침제로서 폐지 등을 포함한 펄프를 활용하여 여기에 비료나 농약의 활성성분을 함침시킨 후, 액상 유황 또는 비닐모노머 등의 첨가제를 첨가시킨 액상 유황으로 된 피복재로 피복하고, 이를 건조시켜서 얻어진 함침제를 임의의 크기로 절단 또는 분쇄하여서 수득되는 것으로 이루어지는 활성성분 완효제 및 그를 제조하는 방법을 특징으로 한다.

본 발명은 폐지 등으로부터 쉽게 얻을 수 있는 펄프를 활용하여 완효성(또는 서방성)을 증대시키므로써 활성성분을 지속적으로 서방시켜 일정시간 이상 시비 또는 시약효과가 지속될 수 있도록 하는 효과 및 폐지를 적극 활용하므로써 자원의 절약은 물론 천연의 유기물질로 된 폐지 및 펄프를 사용하기 때문에 환경친화적인 제품을 수득할 수 있는 효과가 제공된다.

Description

비료 및 농약의 완효성을 증가시킨 활성성분 완효체 및 그의 제조방법

본 발명은 비료, 농약 및 기타제의 활성성분을 완만하게 방출토록하는 완효성(slow release)의 활성성분 완효제에 관한 것으로, 특히 함침제(Matrix)로서 폐지 등을 포함한 펄프를 활용하여 여기에 비료나 농약의 활성성분을 함침시킨 후, 액상 유황으로 된 피복재로 피복하여 완효성을 증대시키도록 한 활성성분 완효제에 관한 것이다.

인구의 폭발적 증가에 의해 발생하는 인간공해에 의한 자연환경의 오염과 더불어, 화학공업의 발달로 인해 생겨나는 환경오염의 심각성은 더 이상 방치할 수 없는 경지에 이르러, 오늘날 모든 화학공업의 발달은 환경오염을 감소시키는 조처를 수반하지 않고는 달성할 수 없는 현실에 직면하고 있는 실정이다.

화학공업의 한 분야인 농화학 분야에서도, 즉 비료와 농약의 시비와 살포 역시 많은 자연환경의 파괴를 수반하며 사용되어온 실정이다.

다시 말해서, 비료 및 농약을 경작현장에서 노동력이나 기타 자동화된 농기구를 사용하여 원형 그대로 시비, 살포함으로써 강우, 바람 등에 의해 쉽게 씻겨버려 이들 농약 및 비료의 효과적, 경제적 사용이 결여되어 있고, 그 결과 이들 농약 및 비료를 반복하여 시비 및 살포하여야 함으로써 불필요 또는 과다한 시비 및 살포로 인해 이들의 효율성과 경제성은 물론, 농촌지역의 자연환경의 오염 문제 또한 심각해져서 비료 및 농약의 완효성(slow release)을 증가시키는 새로운 제제(완효제)의 제조는 필연적인 것으로 사료된다.

비료 및 농약 등의 완효성을 증가시키는 완효제란, 비료 및 농약에 보호피막을 형성시켜 이들 비료 및 농약의 활성성분들이 서서히 방출되도록 형성시킨 제제로서, 보다 경제적인 시비 및 살포는 말할 필요도 없고, 이들 비료 및 농약의 시비 및 살포 횟수도 줄이므로 환경오염도 줄이고, 시비 및 살포에 필요한 노동력도 절감시켜, 결국 농산물의 생산성을 고양시키는 여러 가지 완효제들이 고안되어 실용화되고 있다.

그러나, 지금까지 제조되어 사용되고 있는 이들 보호피막들은 거의 대다수 값비싼 고분자 물질로 비료 및 농약의 완효성 시비 및 살포효과는 어느 정도 달성할 수 있으나 완효성의 속도조절이 만족스럽지 못하고, 경제적이지 못하며 이들 보호피막이 분해되지 않고 그대로 자연환경에 방치되는 등의 결점을 지니고 있었다.

이러한 선행기술들을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

수전용(水田用)으로 사용되는 농약이나 비료 등의 제제 또는 제형은 종래부터 수화제, 유제, 입제 등이 주체였으며, 특히 수화제나 유제의 경우 사용시 일반적으로 물로 소정의 농도로 희석시켜, 살포토록 하고 있기 때문에 살포하여야 할 양이 증대되어 살포에 많은 노력과 시간이 소요되는 단점이 있었다. 또한, 비료의 제형으로 널리 사용되는 입제의 경우 그 자체로서, 직접 살포가 가능하나, 조립시에 벤토나이트, 점토, 카올린 및 탈크(활석)등의 무기담체와 결합제 및 계면활성제 등이 요구되어질 뿐만 아니라 이를 생산하는데에도 많은 공정과 시설이 요구되어져 상대적으로 가격이 상승하는 등의 문제점이 있었다.

그러나, 이렇나 수화제, 유제 또는 입제 모두는 살포 당시에는 즉시 효과를 나타내는 속효성이기 때문에 적기에 이를 살포하여야 하며, 강우나 바람 등에 의한 유실율이 높아 활성성분의 충분한 작용이 어려워져 상대적으로 다량을 살포하여야 하므로, 환경오염 등에도 영향이 지대하였다.

일본국 특허공고 소 56-26641호는 옥사디아존 유제 및 옥사디아존-부타크롤 혼합유제를 사용하여 살포작업시에 유제 원액을 직접 살포할 수 있도록 하여 살포에 따른 노력과 시간을 감소시키는 제초제에 대하여 기술하고 있으나, 역시 속효성이기 때문에 나타나는 지속성 결여의 문제를 피할 수 없었다.

수중으로 활성성분을 서서히 방출시키는 서방성 또는 완효성을 증대시키는 기술의 주된 것으로서는, (1)압출 조립시에 있어서 첨가되는 천연 및 합성 호료(糊料)의 대량 첨가 방법, (2)소수성 물질에 의한 피복 방법,(3)활성탄의 첨가에 의하여 그 강력한 흡착력을 이용한 방법 및 (4)젤라틴 등을 사용하는 캄셀 제제화 방법 등이 있었다. 그러나, 이들 기술을 실용화하기 위하여 여러 가지 시도가 행해지고 있으나(1)의 방법은 천연 및 합성 호료의 대량 첨가에 의하여 조립시 원료의 허비가 증대되어 생산원가를 상승시키는 단점이 있으며, (2)의 방법은 입자의 전면을 균일하게 소수성물질로 피복하는 기술자체가 다공정 및 대규모의 시설을 요구하는 것으로서, 피복이 완전하게 이루어지지 못하여 조금이라도 핀홀(pinhole:미세한 구멍)이라도 있는 경우, 활성성분이 쉽게 용출되어 완효성을 극적으로 떨어뜨리는 단점이 있으며,(3)의 방법은 활성탄 자체의 공극에 의하여 완효성이 나타나는 것이기 때문에 용출속도를 조절하는 것이 곤란하며, 활성탄 자체의 흡착력 및 활성으로 인하여 활성성분 자체가 그 효력을 잃게되는 가능성이 높아 사용상에 제한점이 많이 따른다는 단점이 있으며,(4)의 방법은 캅셀제제의 성형에 있어서 상기 (2)의 방법과 마찬가지의 단점을 가지고 있다.

대한민국 특허공고 제 95-2845호는 흑요암(黑曜巖)을 소성 가공한 입상 발포체에 고활성의 제초제 활성성분과 파라핀왁스를 담지시켜서 되는 활성 성분의 용출이 제어된 논 제초용 입제 및 그 사용법에 관하여 기술하고 있으며, 이를 논에 사용하면, 입제에 담지되어 있는 제초제 활성성분이 극히 서서히 수중으로 용출되도록 조절되어 있기 때문에 장기간에 걸쳐서 안정된 제초효력이 지속적으로 유지되도록 하고 있으나, 흑요암 자체가 무기질이어서 역시 파라핀왁스 등의 물에 불용인 성분으로 결합시키기 때문에 장기간 살포시 파라핀왁스가 축적되는 등의 문제점이 있으며, 무기질의 대량의 사용으로 제제의 중량이 크게 증대되어 취급 및 살포시에 지대한 노동력을 요구하게 되는 단점이 있는 것이다.

대한민국 특허공고 제93-2952호 및 동 제 94-11173호는 활성성분을 감싸는 마이크로캡슐에 대하여 기술하고 있는바, 이들 선행기술 중에 적용이 곤란하다는 단점이 있었다.

또한, 미합중국 특허 제 4,539,038호에는 평판지지부재의 상면에 활성성분을 서방시키는 비료성분입제를 부착시키고, 이들 전체를 투수성시트로 덮어주기 상기 비료성분입제로부터 활성성분이 서방되도록 하고 있으나, 역시 서방성을 갖는 비료성분입제를 제조한 후, 이를 다시 평판지지부재에 부착시키고, 그 전체를 투수성시트로 덮어주는 등 공정의 복잡함과 수득된 제품의 외형이 다양화 되지 못하여 취급 및 사용상 한계가 있다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로 함침제(matrix)로서 폐지 등을 포함한 펄프를 활용하여 여기에 비료나 농약의 활성성분을 함침시킨후, 액상 유황 또는 비닐모노머 등의 첨가제를 첨가시킨 액상 유황으로 된 피복재로 피복하여 완효성을 증대시키도록 한 활성성분 완효제 및 그를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 비료 및 농약의 완효성을 증가시키는 새로운 활성성분 완효제는 비료 또는 농약의 활성성분을 폐지 등을 분쇄 압착하여 제조된 함침제에 함침시키고, 그위에 완효성을 조절하기 위하여 가열된 액상 유황 또는 첨가제로서 디시클로펜타디엔, 비닐 모노머인 스티렌, 클로로벤젠, 리모넨, 머어신, 알로신, 사이클로도데카-1,5,9-트리엔, 사이클로옥타-1,3-디엔 또는 고분자 유황화합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 첨가제를 용해시킨 가열된 액상 유황으로 된 피복재를 피복한 후, 건조, 분쇄하여 과립 또는 분말형태로 제조된 것을 특징으로 한다.

상기에서 함침제로서 사용되는 폐지 및 펄프는 주변에서 흔히 볼 수 있는 종이 등의 구성성분으로서, 원료 자체가 천연의 유기물질이기 때문에 환경적합성이 우수하여 장기간의, 대량의 사용으로도 환경오염을 크게 유발하지 아니하며, 또한 원료의 입수가 용이할 뿐더러, 폐기물로써 나오는 폐지 등을 활용하여 탈지, 탈묵 등의 해섬공정을 거치는 것 만으로도 본 발명에서 사용되기에 충분한 것이다. 상기 해섬공정은 모든 종류의 폐지 등을 포함한 펄프에 붙어있는 잉크, 접착제, 코팅제 등을 알럼(Alum: Na₂SO₄(H₂O)n)이 포함된 수용액에서 해리시키는 것으로서, 이러한 해섬공정은 당해 기술분야 즉 펄프처리업 등에서 일반적으로 널리 알려진 것임은 자명한 것이다.

상기와 같이 해섬되어진 폐지슬러리는 체(sieve)등을 사용하여 여과하고 압착하여서 적절한 두께로 하아드보오드(hardboard:판지)로 만들어서 액상의 비료나 농약이 함침되어지는 함침제로서 사용되어 질수 있도록 한다.

상기한 함침제에의 비료나 농약의 활성성분의 함침은 통상 고농도의 액상으로 된 활성성분에 완전 건조한 함침제 자체를 일정시간 담가두는 것으로 완료될 수 있다.

이렇게 활성성분이 함침되어진 함침되어진 함침제는 105내지 145℃로 가열되어져 용융되어 액상으로 된 유황 또는 그 액상 유황에 소정의 첨가제를 용해시켜서 된 피복재로 피복하여 상기 활성성분의 사익 함침제로부터의 용출의 속도를 지연시킬 수 있도록 한다.

상기에서 가열되어진 유황에 용해되어지는 첨가제로서는 디시클로펜타디엔(dicyclopentadiene),비닐 모너머인 스티렌(styrene),클로로벤젠,리모넨(limonene),머어신(myrcene),알로신(allocine),사이클로도데카-1,5,9-트리엔,사이클로옥타-1,3-디엔 또는 고분자 유황화합물, 특히 스타우퍼 케미칼 컴퍼니(STAUFFER chemical company)에 의하여 상용적으로 공급되어지는 크리스텍스(crystex,상표명)등이 선택적으로 사용될 수 있다. 상기의 첨가제는 용도에 따라 사용되지 않을 수도 있으며, 이러한 첨가제들은 완효성을 조절하는 역할을 한다.

이렇게 활성성분이 함침되어 피복재로 피복되어진, 펄프로 된 함침제는 냉각, 건조 후에 산포시키기에 적당한 크기로 절단 또는 분말의 형태로 분쇄할 수 있다.

상기와 같이 분쇄되어지고, 활성성분이 함침되어 피복재로 피복되어진 함침제는 직접 논 등에 산포시킬 수 있다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 활성성분 완효제는 활성성분의 24시간이내에 12내지 15%, 48시간내에 41내지 51% 그리고 72시간내에 60내지 73%로 용출됨이 실험적으로 밝혀져 높은 서방성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

이러한 서방성은 상기한 미합중국 특허 제4,539,038호에서 고체상의 원소상 유황을 장벽물질로 사용한 비료성분입제가 24시간 이내에 100%용출되는 것과 비교하여 보아도 우수한 서방성을 나타냄을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 비료 및 농약의 완효성을 증가시키는 활성성분 완효제의 제조방법은,

(가)폐지 등을 포함한 펄프의 해섬공정,

(나)해섬되어진 펄프를 판상의 하아드보오드로 제조하는 함침제 제조공정

(다)수용성과 유용성 비료 및 농약의 활성성분의 함침제에의 함침공정.

(라)(다)의 공정에서 함침된 함침제의 건조공정.

(마)유황을 105내지 145℃로 가열하여 액화시키거나, 또는 가열에 의하여 액화된 액상 유황에 첨가제로서 디시클로펜타디엔, 비닐 모노머인스티렌,클로로벤젠, 리모넨, 머어신, 알로신, 사이클로도데카-1,5,9-트리엔, 사이클로옥타-1,3-디엔 또는 고분자 유황화합물들로 이루어진 그룹 중에서 선택된 첨가제를 용해시키는 피복재의 준비공정.

(바)(라)의 공정에서 수득된 함침제를 (마)의 고정에서 수득된 피복재로 피복하는 피복공정.

(사)(바)의 공정에 따라 피복이 종료된 함침제를 냉각시켜 건조시키는 냉각건조공정 및

(아)(사)의 공정에서 수득된, 건조되어진 함침제를 용도별로 각종 크기로 절단 또는 분쇄하는 절단공정

을 포함하여 이루어짐을 특징으로한다.

상기에서 (가)의 해섬공정은 모든 종류의 폐지 등을 포함한 펄프를 물에 풀어 폐지 등을 포함한 펄프에 붙어있는 잉크,접착제,코팅제 등을 알럼이 포함된 수용액에서 해리시키는 것으로서, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 극히 용이하게 이해되어질 수 있는 것임은 자명한 것이다.

상기(나)의 함침제 제조공정은 해섬된 폐지 등을 포함한 펄프슬러리를 체를 사용하여 하아드보오드를 제조하는 것이다. 이때의 하아드보오드의 두께는 통상 시중에 유통되는 시판 하아드보오드의 두께 정도로서 1내지 30mm정도가 될 수 있다. 이 하아드보오드의 두께가 1mm미만인 경우에는 두께가 너무 얇아져서 분쇄공정에서 너무 미세한 가루가 되기 쉬우며, 그에따라 함침제의 취급 및 산포가 곤란하여지는 문제가 일어날 수 있으며, 또한 이 하아드보오드의 두께가 30mm를 초과하는 경우에는 두께가 너무 두꺼워져 분쇄가 어려워지며, 절단에 의하여도 자체의 두께가 너무 두꺼워서 활성성분의 방출이 너무 지연되어지는 등 완효성에 문제가 되어 활성성분의 시비 또는 시약의 효과를 얻기 곤란하게 되는 등의 문제가 일어날 수 있다.

상기 (다)의 함침공정은 상기 (나)의 공정에서 수득되어진 함침제에 수용성과 유용성 비료 및 농약 등의 액상의 활성성분을 함침시켜 포함시키는 공정으로서, 이 공정은 단순히 액상으로 된 활성성분에 상기 함침제를 일정시간 담가두는 것으로 수행될 수 있는 것이로서 용이하게 이해되어질수 있는 것이다.

상기(라)의 건조공정은 활성성분이 함침되어진 함침제를 건조시켜 액상의 활성성분이 상기 펄프로 된 함침제내에 고정될 수 있도록 하는 것이다.

상기 (마)의 피복재의 준비공정은 상기 (다)의 공정에서 활성성분이 함침되어진 함침제의 표면을 피복하기 위한 피복재를 준비하는 공정으로서, 이 공정은 유황을 105내지 145℃로 가열하여 고상의 유황을 용융시킨다음, 이 액상 유황을 단독으로 피복재로 사용하거나, 또는 완효성을 더 조절하기 위하여 가열되어 용융된 액상 유황에 비닐모노머 등의 첨가제를 투입하여 용해시키는 것으로서, 가열되어진 유황의 반응성으로 인하여 상기 비닐모노머 등의 첨가제들이 쉽게 중합되어질 수 있도록한다.

상기 (바)의 피복공정은 상기 (라)의 공정에서 수득된 함짐제를 상기 (마)의 공정에서 수득된 피복재로 피복하는 공정으로서, 이는 단순히 상기한 (다)의 함침공정과 동일 또는 유사하게 상기 함침제를 상기 (마)의 공정에서 수득된 피복재에 일정시간 담가두는 것으로서 수행될 수 있는 것이다.

상기 (사)의 냉각건조공정은 상기 (바)의 공정에 따라 피복이 종료된 함침제를 냉각시켜 건조시키는 것으로서, 절단이나 분쇄 등의 후처리가 용이하도록 하는 공정이다.

마지막으로, 상기 (아)의 절단공정은 상기 (사)의 공정에서 수득된, 건조되어진 함침제를 용도별로 각종 크기고 절단 또는 분쇄하는 공정이며, 이는 수득되어진 비료 및 농약의 완효성을 증가시키는 새로운 보호피막을 각종의 용도에 맞게 절단이나 분쇄하여 보관 및 취급을 용이하게 함은 물론 그대로 논 등에 산포 등에 의하여 적용시킬 수 있도록 하기에 편리하도록 하기 위한 것으로 이해되어질 수 있는 것이다

본 발명에서는 함침제에 투입되는 활성성분의 양이나 피복재에 소요되는 비닐모노머 첨가제 양과 종류를 제한하지는 않았으며, 이들은 각각 그 적용의 대상이 되는 활성성분의 종류나 방출시간 등에 따라 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 사상의 범주내에서 경험적으로 그 양을 조절하여 사용할 수 있음은 당연한 것이며, 본 발명은 이러한 활성성분이나 비닐모노머 등의 첨가제의 사용량에 의하여 제한되기보다는 펄프를 이용하여 함침제를 구성하고, 이 함침제에 액상의 활성성분을 함침시킨 후, 적절한 첨가제를 포함하거나 포함하지 않는 액상 유황으로 된 피복재로 피복하여 완효성을 증대시키도록 한다는 점을 그 내용으로 하고 있는 것으로 이해되어 질 수 있는 것이다.

본 발명의 활성성분 완효제는 농약 또는 비료 뿐만 아니라 완효성을 요하는 모든 약제에 이용될 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명은 폐지 등으로부터 쉽게 얻을 수 있는 펄프를 활용하여 완효성(또는 서방성)을 증대시키므로써 활성성분을 지속적으로 서방시켜 일정시간 이상 시비 또는 시약효과가 지속될 수 있도록 하는 효과가 제공된다.

또한 본 발명은 폐지를 적극 활용하므로써 자원의 절약은 물론 천연의 유기물질로 된 폐지 및 펄프를 사용하기 때문에 셀룰로오즈의 화학적 분해를 통해 궁극적으로 포도당으로 환원되어 그 자신이 비료로서의 역할을 할 수 있는 환경친화적인 제품을 수득할 수 있는 효과가 제공된다.

본 발명은 이상과 같이 기재된 구체예에 대하여만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변경이나 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며 이러한 변경이나 변형은 첨부된 특허청구범위에 의하여 제한되어져야 한다.

Claims (2)

1. 비료 또는 농약의 활성성분을 폐지 등을 분쇄 압착하여 제조된 함침제에 함침시키고, 그 위에 완효성을 조절하기 위하여 가열된 액상 유황 또는 첨가제로서 디시클로펜타디엔, 비닐 모노머인 스티렌, 클로로벤젠, 리모넨, 머어신 알로신 사이클로도데카-1,5,9-트리엔, 사이클로옥타-1,3-디엔 또는 고분자 유황화합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 첨가제를 용해시킨 가열된 액상 유황으로 된 피복재를 피복한 후, 건조, 분쇄하여 과립 또는 분말형태로 제조된 것을 특징으로 하는 비료 및 농약의 완효성을 증가시키는 새로운 활성성분 완효제.
2. (가)폐지 등을 포함한 펄프의 해섬공정.

   (나)해섬되어진 펄프를 판상의 하아드보오드로 제조하는 함침제 제조공정.

   (다)수용성과 유용성 비료 및 농약의 활성성분의 함침제에의 함침공정.

   (라)(다)의 공정에서 함침된 함침제의 건조공정.

   (마)유황을 105 내지 145℃로 가열하여 액화시키거나, 또는 가열에 의하여 액화된 액상 유황에 첨가제로서 디시클로펜타디엔, 비닐 모노머인스티렌,클로로벤젠,리모넨,머어신,알로신, 사이클로도데카-1,5,9-트리엔, 사이클로옥타-1,3-디엔 또는 고분자 유황화합물들로 이루어진 그룹 중에서 선택된 첨가제를 용해시키는 피복재의 준비공정.

   (바)(라)의 공정에서 수득된 함침제를 (마)의 고정에서 수득된 피복재로 피복하는 피복공정.

   (사)(바)의 공정에 따라 피복이 종료된 함침제를 냉각시켜 건조시키는 냉각건조공정 및 (아)(사)의 공정에서 수득된, 건조되어진 함침제를 용도별로 각종 크기로 절단 또는 분쇄하는 절단공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 비료 및 농약의 완효성을 증가시키는 활성성분완효제의 제조방법.