KR100365026B1 - 예비코팅된 서방형 비료 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중합체 캡슐화 코팅의 도포 전에, 미가공 아마인유와 같은 유기유에 의한 중간층이나 예비코팅층을 보유하는 영양소 과립으로 제조된 서방형 비료에 관한 것이다. 예비코팅은 미세 점토와 같은 결합제와 건조제를 더 포함할 수 있다. 이 신규 비료 조성물은 캡슐화 코팅을 도포할 때까지 경화처리함이 없이 오일 예비코팅을 도포하는 방법으로 형성된다. 이와 같이 예비코팅을 사용하면 캡슐화 코팅이 소량으로 제공되어도, 구체적으로 비교적 다수의 표면 결함이나 불연속이 있는 영양소 코어가 사용되어도 보다 바람직한 서방형(지연 방출) 특성을 얻을 수 있다.

Description

예비코팅된 서방형 비료 및 이의 제조 방법{PRECOATED CONTROLLED RELEASE FERTILIZERS AND PROCESSES FOR THEIR PREPARATION}

비료는 성장 배지에 영양소를 보충하기 위한 목적으로 수천년 동안 사용되어 왔다. 그 동안, 추가의 영양소에 의해 제공되는 잇점이 성장 배지로 전달되어 그 성장 배지에서 성장하는 식물에게 유용하게 이용되는 시기에 따라 달라질 수 있는 것으로 알려졌다. 너무 많은 비료의 갑작스런 전달은 낭비이거나 심지어 식물에게 유해할 수 있다. 반면에, 너무 적은 비료의 전달 또는 적당한 양의 지연 전달은 식물을 마르게 할 수 있다. 따라서, 경시적으로 또는 다른 특정한 방출 패턴으로 영양소를 비교적 균일한 속도로 성장 배지에 전달하는 미립자 비료 조성물이 요구되고 있다.

예전에는 장기간의 재배 기간 동안 정확한 양의 영양소를 전달하는 방법으로 비교적 소량의 비료 조성물을 여러번 살포해야 하는 매우 많은 노동력을 요구하는 방법이 요구되었다. 따라서, 서방형 비료가 개발되었다. 현재는 수 주일 내지 수 개월에 1회씩 비료를 살포하는 것이 바람직하다.

일반적으로, 서방형 비료에는 영양소 과립 주위에 영양소 코어와 주위 성장 배지 간에 물리적 또는 화학적 배리어 역할을 하는 코팅이 사용되고 있다. 이 배리어는 영양소 코어와 수분의 접촉을 지연시킴으로써 수분이 코어를 용해시켜 영양소가 성장 배지로 방출되는 것을 지연시킨다. 영양소의 방출 속도는 다른 인자들 중에서 배리어로 사용되는 재료, 그 두께 및 무결성에 좌우된다.

배리어 또는 캡슐화 기술의 사용에 대한 1가지 접근 방법이 아처 다니엘스 미들랜드(Archer-Daniels-Midland)에게 양도된 핸슨(Louis I. Hanson)의 미국 특허 제3,223,518호(1965년 12월 14일)에 기재되어 있다. 상기 핸슨의 특허는 단일 또는 다중 캡슐화 층과 함께 단층 또는 다층의 프라이머 코팅이 영양소 코어상에 도포된 비료 생성물에 관해 개시하고 있다. 핸슨의 특허에 기재되어 있는 바와 같이, 프라이머 코팅은 캡슐화 코팅을 도포하기 전에 완전히 경화된다. 이와 같이 생성된 비료는 완전히 코팅되지 않은 영양소 과립과 비교하였을 때 코어 영양소의 지연된 방출을 나타내었다. 그러나, 코팅의 반복 도포와 그것의 경화 단계는 시간 소모적이고 상업적으로는 부적합한 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 핸슨의 기술에 따라서 제조된, 프라이머와 캡슐화 코팅이 단지 1회만 피복된 비료는 습기에 닿으면 6 시간 이내에 30 내지 40%의 영양소를 방출하고, 24 시간 이내에 50 내지 60%를 방출하는 것으로 개시되어 있다. 이러한 생성물은 너무 많은 영양소를 너무 빨리 전달하기 때문에 일부 서방형 비료 이용 분야에서는 허용될 수 없다.

바람직한 방출 특성을 가진 캡슐화 층을 제공하려는 또다른 최근의 접근 방법으로는 시에라 케미칼 컴파니(Sierra Chemical Company)에 양도된 람비(Johannes M. H. Lambie)의 미국 특허 제4,657,576호(1987년 4월 14일)에 기재된 방법이 있다. 여기에서, 코어는 더 스코츠 컴파니(The Scotts Company) 제품중 상표명 오스모코트(OSMOCOTE)로 시판되는 것과 같은 수불용성 디시클로펜타디엔계 수지로 캡슐화되어 있다. 중합체 배리어를 사용한다는 점에서 핸슨의 미국 특허 제3,223,518호에 기재된 캡슐화 코팅과 유사하지만, 코팅의 pH를 조정하는 성분이 추가되어 있다. 이 참고 문헌에 의하면, 이러한 점이 방출 패턴의 일부 양태를 개선하였다.

오스모코트 캡슐화 층과 같은 중합체 배리어를 영양소 코어에 도포하는 데 있어서 인식되는 단점은 비료의 방출 특성이 중합체가 코팅된 코어 또는 기재의 품질에 좌우된다는 점이다. 프릴(prill)된 기재의 구멍, 변형 과립 또는 균열, 금 또는 요철을 가진 입자와 같은 기재 표면의 불연속성은 코팅시 불완전하거나 또는 불균일한 피막을 생성한다. 통상적으로, 코어 중량의 5 백분율("PPH")과 같이 코팅 중량이 적으면, 풍질이 낮은 코어 과립의 코어 표면내 결함을 적절히 피복할 수 있는 충분한 캡슐화 재료가 제공되지 못하고, 허용될 수 없는 양의 불완전 코팅된 입자가 생성된다. 따라서, 예상컨대 이러한 입자가 비료 조성물 내에 지나치게 많으면 처음 며칠 내에 너무 많은 영양소를 방출하여 일부 서방형(지연 방출형) 생성물에는 부적당하게 된다.

이와 같이 값싼 저품질의 불규칙한 코어 과립의 불완전하거나 불균일한 피막을 보상하고자 하는 시도로서, 캡슐화 코팅층을 보다 두껍게 도포하는 방법은 바람직하지 않은 결과를 초래하는 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 코팅 중량을 10 PPH로 2배로 하면, 보다 많은 과립 상의 표면 결함을 보다 효율적으로 피복할 것이다. 그러나, 이러한 보다 두꺼운 외부 코팅은 그러한 다수의 과립 내에 영양소를 지나치게 효율적으로 밀봉함으로써 상품화되기에는 지나치게 긴 시간 동안 영양소가 코어로부터 성장 배지로 방출되는 것을 방해하거나 "록 오프(lock off)"를 유발한다.

본 발명은 서방형 비료 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 중간층 또는 예비 코팅을 보유하고 그 위에 캡슐화 코팅이나 외부 코팅이 도포된 영양소 과립(예를 들면, NPK 과립)으로 제조되는 미립자 비료 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 바람직한 서방 특성을 갖춘 미립자 비료 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 중합체 캡슐화 층 6 PPH로 피복된 구형도가 비교적 낮은 영양소 과립이 나타내는 시간(시)에 대한 영양소(질소) 방출률(전체 질소의 백분율)의 적분값을 도시한 도면이고,

도 2는 중합체 캡슐화 층 8 PPH로 피복된 구형도가 비교적 낮은 영양소 과립이 나타내는 시간(시)에 대한 영양소(질소) 방출률(전체 질소의 백분율)의 적분값을 도시한 도면이고,

도 3은 중합체 캡슐화 층 10 PPH로 피복된 구형도가 비교적 낮은 영양소 과립이 나타내는 시간(시)에 대한 영양소(질소) 방출률(전체 질소의 백분율)의 적분값을 도시한 도면이고,

도 4는 예비 코팅 B(아마인유계 예비 코팅 1.0 PPH)와 중합체 캡슐화 층 6 PPH로 피복된 구형도가 비교적 낮은 영양소 과립이 나타내는 시간(시)에 대한 영양소(질소) 방출률(전체 질소의 백분율)의 적분값을 도시한 도면이며,

도 5는 예비 코팅 B(아마인유계 예비 코팅 1.0 PPH)와 중합체 캡슐화 층 8 PPH로 피복된 구형도가 비교적 낮은 영양소 과립이 나타내는 시간(시)에 대한 영양소(질소) 방출률(전체 질소의 백분율)의 적분값을 도시한 도면이며,

도 6은 예비 코팅 B(아마인유계 예비 코팅 1.0 PPH)와 중합체 캡슐화 층 10 PPH로 피복된 구형도가 비교적 낮은 영양소 과립이 나타내는 시간(시)에 대한 영양소(질소) 방출률(전체 질소의 백분율)의 적분값을 도시한 도면이며,

도 7은 예비 코팅 C(아마인유계 예비 코팅 0.5 PPH)와 중합체 캡슐화 층 6 PPH로 피복된 구형도가 비교적 낮은 영양소 과립이 나타내는 시간(시)에 대한 영양소(질소) 방출률(전체 질소의 백분율)의 적분값을 도시한 도면이며,

도 8은 예비 코팅 C(아마인유계 예비 코팅 0.5 PPH)와 중합체 캡슐화 층 8 PPH로 피복된 구형도가 비교적 낮은 영양소 과립이 나타내는 시간(시)에 대한 영양소(질소) 방출률(전체 질소의 백분율)의 적분값을 도시한 도면이며,

도 9는 예비 코팅 C(아마인유계 예비 코팅 0.5 PPH)와 중합체 캡슐화 층 10 PPH로 피복된 구형도가 비교적 낮은 영양소 과립이 나타내는 시간(시)에 대한 영양소(질소) 방출률(전체 질소의 백분율)의 적분값을 도시한 도면이며,

도 10은 중합체 캡슐화 층 6 PPH로 피복된 노르스크(Norsk) 기재(스크리닝 + 6, 구형도가 약 80%임)가 나타내는 시간(시)에 대한 영양소(질소) 방출률(전체 질소의 백분율)의 적분값을 도시한 도면이며,

도 11은 예비 코팅 C(아마인유계 예비 코팅 0.5 PPH)와 중합체 캡슐화 층 5.5 PPH로 피복된 노르스크 기재(스크리닝 + 6, 구형도가 약 80%임)가 나타내는 시간(시)에 대한 영양소(질소) 방출률(전체 질소의 백분율)의 적분값을 도시한 도면이다.

발명의 상세한 설명

본 발명은 새로운 비료 생성물과 이러한 생성물을 제조하는 새로운 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 비료 입자는 영양소 코어, 예비 코팅 및 외부 또는 캡슐화 코팅으로 이루어진다. 코어는 당업계에 널리 알려진 것으로서, 노르스크 히드로(Norsk Hydro), 케미라(Kemira) 및 기타 회사에서 시판하는 표준 NPK 또는 비료 과립일 수 있다. 대안으로, 다른 통상의 영양소(예를 들면, 요소)의 코어도 사용할 수 있다. 또한, 코어는 1종 이상의 제2 영양소, 예컨대 칼슘, 마그네슘 및 황, 또는 미량 영양소, 예컨대 철, 구리, 아연, 망간, 붕소 및 몰리브덴을 포함할 수 있다.

본 발명은 비교적 평활한 표면을 가진 비교적 구형의 과립을 사용하여 실시될 것이지만, 서방형 비료가 요철 형상의 과립 또는 구멍, 결함, 균열 및 금을 보유하는 표면을 가진 과립으로 제조되는 경우, 본 발명을 이용하여 가장 큰 효과를 얻을 수 있다. 비교적 평활한 영양소 코어의 예로는 노르스크 NPK 복합 비료를 들 수 있다. 비교적 다수의 불연속성 표면 결함을 보유하는 영양소 과립은 대체로 저렴하고, 시판되고 있으며, 보통 구형도가 50% 이하이다. 따라서, 본 발명의 바람직한 구체예에서, 비교적 저가이고 저 구형도의 재료를 코어 영양소로 사용할 수 있다.

생성물과 원료 입자의 구형도를 측정하기 위해 본 발명에서 사용한 구형도 시험은 카펜터(Carpenter)와 데이츠(Deitz)의 문헌(Research Paper 2238, 3. of Res. of the NBS 41(37), 1951년 9월)에 기재된 방법과 유사하다. 구체적으로, 생성물과 원료 입자의 구형도를 측정하기 위해 본 발명에서 사용한 구형도 시험에서는 수평면과 10°의 각도로 장착된, 직경이 18"인 회전반으로 구성된 장치를 이용하였다. 이 회전반을 2 RPM으로 회전시키고, 입자를 진동 공급기로부터 공급하였다. 입자는 직각으로부터 45°의 각도로, 중심에서 대략 5 인치 거리에서, 회전반의 좌하측으로 공급한다. 입자 강하는 1/4 인치 이하가 바람직하다.

대략 100 g의 영양소 입자를 회전하는 회전반 상에 천천히 공급한다. 구형 입자는 회전반에서 수집 팬으로 낙하된다. 비구형 입자는 회전반 상에서 이들이 물리적으로 제거되는 시점까지 잔류한다. 그 후, 이들 두 개의 분획을 평량하여 구형도를 측정한다.

예비 코팅 층은 미가공 아마인유와 미세 점토의 혼합물이 바람직하다. 예비 코팅은 기재 표면으로 유동하여 외부 코팅으로 투과될 수 있어야 한다. 이들은 표면 에너지와 점도가 낮아야 한다. 아마인유 대신에 허용되는 대용물로는 두유, 동유, 디시클로펜타디엔 변성 건유 및 윤활유와 같은 다른 유기 오일이 있다. 외부 코팅과 상용성이고 점도가 500 CPS 미만인 다른 오일은, 이 오일이 표면 에너지가 충분히 낮고, 캡슐화 층으로 사용된 물질과 상용성이고, 캡슐화 층을 적절히 투과하여 방출 특성에 영향을 미칠 수 있는 것이라면 사용할 수 있다. 또한, 예비 코팅은 미가공 아마인유와 디시클로펜타디엔의 수지일 수 있다. 이 수지는 미네랄 주정에 의해 고형분이 50% 이상인 농도로서 캡슐화 코팅으로 통상 사용되고, 미네랄 주정에 의해 약 40% 수지 고형분으로 더 희석하면 예비 코팅으로서 사용할 수 있다. 이 유기 오일과 혼합되는 결합제로는 미세 점토가 바람직하다. 미세 점토는 인더스트리알스 미네랄스 컴파니(Industrials Minerals Company) 제품의 RM-4 및 JM 후버 코포레이션(JM Huber Corporation) 제품의 후버 90과 폴리글로스(Polygloss) 90으로 시판된다. 대안으로, 미세 점토 대신에, 또는 미세 점토 이외에 활석, 규조토 및 흡착 실리카를 사용할 수도 있다.

미가공 아마인유와 같은 예비 코팅은 외부 코팅을 통해 유출되는 경향이 있어, 외부 코팅을 연화시켜 마모되기 쉽게 한다. 따라서, 아마인유와 점토의 혼합물에서는, 점토를 이용함으로써 아마인유의 유동은 예비 코팅에 인접한 외부 코팅 부분으로만 제한시킨다. 통상, 이러한 점토는 오일 흡착률이 약 40% 이상이고, 입경이 최소 60%이어서, 200호 스크린을 통과한다. 미가공 아마인유와 같은 예비 코팅으로 양호한 코팅이 얻어지지만, 아마인유를 사용한 경우에는 외부 코팅을 건조시키기 위한 추가의 처리 시간이 필요한 것으로 밝혀졌다. 이 문제는 건조제를 오일-점토 예비 코팅 혼합시킴으로써 해결하였다. 적당한 건조제의 예로는 코발트 망간, 망간, 코발트 칼슘, 지르코늄 코발트 및 이들의 혼합물이 있다.

예비 코팅은 코어 중량에 대해 0.5 내지 1.0 PPH 오일의 비율로 도포하는 것이 바람직하다. 대안으로, 예비 코팅은 3.0 PPH 이하의 오일을 함유할 수 있다. 이와 같이 예비 코팅 중에 존재하는 오일의 비율이 높으면 구형도가 20% 정도로 낮은 영양소 코어를 사용하여 바람직한 방출 특성을 얻는데 특히 유용하다.

외부 코팅은 예비 코팅과 상용성이어야 하고, 필수적인 피막 및 배리어 특성을 제공해야 한다. 외부 코팅은 디시클로펜타디엔("DCPD") 중합체 생성물(두유를 주성분으로 하는 알키드 수지 또는 아마인유를 함유함), 예컨대 더 스코츠 컴파니 제품의 오스모코트 수지가 바람직하다. 대안으로, 다른 밀봉재를 캡슐화 코팅으로 사용할 수 있는데, 그 예로는 올레오수지계 건유, 다른 열경화성 중합체 및 수지, 예컨대 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 폴리우레탄, 및 열가소성 수지가 있다. 보다 구체적인 예로는 DCPD 변성 아마인유 또는 알키드 수지 및 탄화수소 열가소성 수지가 있다.

본 발명의 비료 조성물의 목적하는 유리한 방출 특성은 예비 코팅 재료를 영양소에 도포한 후 캡슐화 층을 도포하기 전에, 오일을 경화시킬 정도로 지나치게 높은 온도에 예비 코팅 재료를 노출시키지 않음으로써 달성될 수 있다. 아마인유의 경화 온도와 중합체 캡슐화 층의 경화 온도가 유사한 바람직한 구체예인 경우에는, 캡슐화 층을 영양소 과립에 도포한 후, 예비 코팅 층을 캡슐화 재료와 동시에 동일계내에서 경화시킬 수 있다. 대안으로, 캡슐화 층을 도포한 후 캡슐화 층을 경화시키기 전에 예비 코팅을 경화시킬 수도 있다.

바람직한 구체예의 아마인유 예비 코팅은 유의적인 경화를 일으킴이 없이 140 ℉(60 ℃) 정도의 높은 온도에서 도포될 수 있다. 이것으로 캡슐화 코팅은 약 140 ℉ 이상에서 도포되어야 한다는 것을 예측할 수 있다. 이 바람직한 구체예에서, 아마인유는 캡슐화 중합체보다 경화하는 데 시간이 더 걸리기 때문에 아마인유와 캡슐화층의 경화가 동시에 일어날 것이다.

발명의 개요

그러므로, 본 발명의 제1 목적은 영양소 코어가 예비 또는 중간 코팅을 보유하여 후속 외부 코팅에 의한 캡슐화를 향상시킨 비료를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은, 특히 고도의 표면 결함을 가진 영양소 코어의 사용시에도 목적하는 방출 특성이 얻어지는 비료를 제공하는 것이다.

본 발명과 관련된 중요한 제3 목적은, 높은 코팅 중량의 사용에 관계없이, 영양소 코어 과립이 코어의 피복후 경화되는 다층 코팅을 보유하여 다른 방법으로는 획득할 수 없는 바람직한 서방형 패턴을 나타내는 비료를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 중요한 제4 목적은 영양소 과립의 표면 상의 결함을 비교적 적은 코팅 중량의 캡슐화 층을 사용하여 피복 및/또는 충전시킴으로써 고가이면서 영양소 방출의 록 오프 또는 방출에 이르기까지의 과도한 유도 시간을 유발하는 두꺼운 층이 필요없는 비료를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 중요한 제5 목적은 안전하고 비용면에서 효율적인 방식으로 전술한 하나 이상의 목적 또는 명백한 다른 목적이 있는 비료를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 구체예에서, 하나 이상의 상기 목적 및 다른 목적은 비료 영양소 과립의 캡슐화 코팅과 영양소 코어 사이에 디시클로펜타디엔-아마인유 등의 미경화된 미가공 아마인유 또는 다른 미경화된 적당한 오일 코팅을 사용함으로써 달성될 수 있다는 것을 발견하였다. 미가공 아마인유는 영양소 코어에 도포하기 전에 미세 점토, 규조토 또는 이의 유사 재료와 같은 결합제와 혼합할 수 있다. 필요에 따라서, 비료 조성물 제조의 가공 시간은 오일과 점토의 혼합물과 함께 망간/코발트 건조제 같은 건조제를 더 포함시킴으로써 감소시킬 수 있다.

아마인유와 함께 점토를 사용하면 코팅된 과립 비료 생성물의 제조 방법을 개량시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 예를 들면, 점토가 없는 경우, 가공 중에 입자가 직면하게 되는 텀블링 작용에 의해 다량의 코팅 미세물, 즉 작고 파단된 코팅 조각이 생성된다. 또한, 미가공 아마인유 단독은 디시클로펜타디엔-아마인유 캡슐화 코팅을 투과하여 외부 캡슐화 중합체 층을 통해 유출하거나 이동하는 경향이 있다. 이 오일이 중합체 층의 외면 상에 존재하게 되면 가공시 문제가 생긴다.

핸슨의 미국 특허 제3,223,518호에 제시된 바와 같이, 예비 코팅을 경화시켜서 별도의 경화된 층을 생성하기 위해 아마인유 예비 코팅을 고화시키는 시도는 아마인유가 외부 캡슐화 층으로 부적당하게 확산되거나 이동하는 것을 방지하려는 것이다. 실제로, 예비 코팅의 경화는 미가공 아마인유 예비 코팅과 캡슐화 코팅의 물리적 상호 작용을 방해하는 것으로 보인다. 경화시키지 않은 미가공 아마인유 예비 코팅의 존재는 후속 캡슐화 층에 의한 영양소 과립 표면 결함의 피복과 비료 조성물의 방출 특성을 상당히 개선시키는 데 기여하는 것으로 밝혀졌다.

본 발명은 점토, 규조토 등과 같은 결합제와 혼합할 수도 있는 고화되지 않은 자유 유동성 아마인유와 캡슐화 코팅 간의 기존에 알려지지 않은 상호 작용을 이용한다. 이 상호 작용은 특히 구멍 또는 다른 표면 불연속성 또는 결함을 보유하는 기재 사용시 상당히 높은 코팅 중량에 의해서만 획득될 수 있는 최종 비료 생성물의 방출 특성을 제공한다. 완전히 밝혀진 것은 아니지만, 아마인유와 중합체 층의 상호 작용이 코어 과립의 표면 구멍, 균열 및 금을 보다 효율적으로 채우고 메꾸는 것으로 현재 생각된다. 이와 같은 상호 작용은 유도 시간을 감소시킨다.

예비 코팅을 도포한 다음, 외부 중합체 코팅을 도포하기 전에 예비 코팅을 경화시키는 종래 제조 방법과 비교했을 때, 본 발명의 신규 제조 방법은 오일 예비 코팅과 캡슐화 중합체의 새롭게 발견된 상호 작용을 이용한다. 캡슐화 코팅을 도포한 후, 채우고 메우는 상호 작용이 일어날 기회를 제공할 때까지 예비 코팅을 경화 온도에 노출시키지 않는다. 예비 코팅 재료가 캡슐화 코팅을 경화시키는 데 통상 사용되는 온도에 의해 경화 가능할 경우, 이 예비 코팅은 캡슐화 층을 경화시키는 온도에 노출시킴과 동시에 경화될 것으로 예상된다.

본 발명을 사용하면, 캡슐화 코팅의 중량을 보다 적게 사용하고, 보다 낮은 품질의 영양소 과립을 사용해도 전체적으로 보다 바람직한 서방 특성을 얻을 수 있다. 본 발명은 유해 영향이 있고 비용이 많이 드는 보다 두꺼운 코팅 중량을 사용하지 않으면서 결함이 있는 표면 특성을 보유하는 코어의 개선된 피막을 얻기 위한 노력에서 한단계 진보된 발명이다.

실시예 1

영양소 과립상 기재(코어) 50 파운드 배치를 파일롯 코팅기에 넣고, 코팅하기 전에 130 내지 140 ℉(54.44 내지 60 ℃)에서 15 분 동안 예열하였다. 그 다음, 예비코팅을 130 내지 140 ℉에서 약 0.1 파운드/분의 속도로 첨가하였다. 예비코팅을 첨가한 직후, 캡슐화 코팅을 약 0.1 파운드/분의 속도로 도포하기 시작하고, 베드 온도를 서서히 증가시켰다. 때로, 캡슐화 중합체 코팅 동안에 캡슐화제의 초기 층을 확실하게 경화시키기 위하여 3분간 2회 정지시켰다. 최종 베드 온도는 185 내지 190 ℉(85 내지 87.78 ℃)로 설정하였다. 액체 첨가를 완료한 후, 공기 유입을 차단하고, 점토 50 ㎖를 첨가한 다음, 공기를 재유입시키고, 온도는 160 ℉(71.11 ℃)로 냉각시켰다. 생성물은 시멘트 혼합기에서 130 ℉(54.44 ℃)로 더 냉각시켰다.

상기 공정에 의해 생성된 생성물은 DDR-40 시험에 따라 분석하였다. DDR-40 시험을 위하여 시료를 40℃의 수조에 배치하였다. 상기 생성물 15 g을 나일론 백에 넣고 H₂O 150 g중에 매달았다. 시험액 일정량을 분리해 놓고, 1일, 3일, 7일 및 10일째에 물을 완전 교체하고, 그 다음 대부분의 영양소가 방출될 때까지 3일 또는 4일 간격으로 교체시켰다. 각 시험 간격마다 일정량의 물은 질소(때로 칼륨과 인 및 기타 영양소)에 대해 시험하고, 생성물 중에 함유된 총 질소에 대한 질소 방출률로서 기록하였다.

노르스크 21-7-14 기재에 대한 5 PPH 오스모코트 캡슐화 수지 처리 시험
실험 번호	예비코팅	DDR-403일(방출률%)	DDR-40최대 방출(일)
파일롯 플랜트 1	무처리	16	32
파일롯 플랜트 2	1 PPH 미가공 아마인유	10	14
생산 플랜트 1	무처리	21	27
생산 플랜트 2	0.5 PPH 미가공 아마인유 + 점토	11	20

예비코팅 처리되지 않은 비료 조성물에서 나타나는 것처럼, 일부 서방형 생성물에 대한 DDR-40에서의 최대 증가 방출이 32일인 것은 너무 길어서 바람직하지 않다. 이러한 생성물에서, DDR-40 3일 방출률% 결과를 통해 알 수 있듯이 처음 3일내에 방출되는 불완전 코팅 입자율은 13% 이하가 허용되는 정도이다.

표 1에서 예비코팅 처리되지 않은 파일롯 플랜트 비료 조성물 1의 DDR-40 결과와 예비코팅을 포함하는 파일롯 플랜트 조성물 2를 비교하여보면, DDR-40 3일째 방출률이 아마인유 예비코팅으로 16%에서 10%로 개선된다는 것을 알 수 있다. 또한, 예비코팅된 조성물은 최대 방출이 14일째에서 나타난 반면 예비코팅되지 않은 조성물은 32일째에서 나타났다. 이와 유사하게, 생산 플랜트 DDR-40 시험을 아마인유-점토 예비코팅된 조성물과 예비코팅되지 않은 조성물에 대하여 비교 실시한 결과 유사한 개선 결과가 나타났다.

실시예 2

본 발명에 이용되는 방식을 예시하는 3가지 예비코팅 조성물을 하기 표 2에 기재하였다.

예비코팅 A	예비코팅 B	예비코팅 C
1.0 PPH 수지40% 수지(75%)RM-4 점토(25%)건조제: 914-4무니 케미칼스(수지 고형물에 대한 습윤 건조제% 7.5%)코발트% : 3.3%망간% : 6.5%색 : 청흑색NVM(고형물)% : 60WT/Gal., Lbs.8.2인화점104 ℉(40 ℃)	1.0 PPH 오일미가공 아마인유(75%)RM-4 점토(25%)건조제: 914-4무니 케미칼스(수지 고형물에 대한 습윤 건조제% 7.5%)코발트% : 3.3%망간% : 6.5%색 : 청흑색NVM(고형물)% : 60WT/Gal., Lbs.8.2인화점104 ℉(40 ℃)	0.5 PPH 오일미가공 아마인유(75%)RM-4 점토(25%)건조제: 914-4무니 케미칼스(수지 고형물에 대한 습윤 건조제% 7.5%)코발트% : 3.3%망간% : 6.5%색 : 청흑색NVM(고형물)% : 60WT/Gal., Lbs.8.2인화점104 ℉(40 ℃)

예비코팅 A의 수지는 미네랄 주정으로 희석한 후 적합한 흡착제 및 건조제와 혼합한 저점도 DCPD 변성 아마인유 용액이다. 이 예비코팅은 미네랄 주정에 의한 희석물로서 약 40% 수지 고형물을 포함하고 있다. 예비코팅 B 및 C는 적합한 흡착제와 건조제를 보유한 각각 1.0 PPH 및 0.5 PPH의 미가공 아마인유를 나타낸다. 예비코팅된 생성물의 용해 속도는 ART-80(80℃ 수 침출)에 따라 분석하였는데, 이 분석은 물을 교체하지 않는 것은 제외하고는 실시예 1의 DDR-40 시험에서 전술한 바와 같이 유사하게 실시하였다. 일부 서방형 생성물에서 ART-80 최대 방출이 15 시간 이하인 것이 일반적으로 허용되지만, 최대 ART-80 방출이 약 10 시간인 것이 바람직하다. 표면 결함 수가 비교적 많은(구형도가 50% 이하) 조면의 과립상 기재(17-10-13)를 사용하였다. 각 예비코팅마다 6 PPH, 8 PPH 및 10 PPH의 3가지 캡슐화 코팅 중량을 사용하였다. 바람직한 ART-80 방출률은 2 시간 후 단지 4% 이하의 영양소가 방출되는 패턴(불완전 코팅 입자를 사용한 경우)이다.

예비코팅을 처리하지 않은 표준 비료의 증가 ART-80 방출률은 도 1 내지 도 3에 도시하였다. 2 시간 동안의 누적 방출률은 1 시간째 증가율과 2 시간째 증가율의 합이다. 2 시간 동안의 누적 방출률이 높다는 것은 일반적으로 불완전 코팅 입자가 매우 많다는 것을 나타낸다. 비교적 얇은 오스모코트 물질 층을 보유하는 6 PPH 경우의 증가 방출률은 도 1에 도시하였다. 이 비료 조성물은 2 시간째 누적 방출률이 17%인 것으로 나타났고, 이는 허용될 수 없는 높은 결과이다. 이 결과는 많은 과립 상의 표면 결함을 캡슐화 코팅이 충분히 도포하지 않았음을 암시하는 것이다. 또한, 도 2에 도시한 8 PPH 경우에는 2 시간째 4% 이상의 누적 방출률을 나타내었고, 도 3에 도시한 10 PPH 경우에는 2 시간째 불완전 코팅 입자가 4% 이하였다.

도 4 내지 도 6은 3:1 비의 아마인유 대 점토 1 PPH와 건조제를 함유하는 예비코팅 B를 사용한 경우의 ART-80 방출 결과를 도시한 것이다. 예비코팅 B를 사용하고 캡슐화 코팅 6 PPH를 사용한 경우, 2시간 ART-80 방출은 약 5%로 감소하였다(도 4). 8 PPH 코팅과 예비코팅 B 경우의 방출(도 5)은 보다 다량인 10 PPH 코팅과 예비코팅 무처리인 경우(도 3)의 결과와 유사하였고, 이는 예비코팅 없이 오스모코트 물질 8 PPH를 사용한 과립에 비하여 2시간 ART-80 방출률이 개선된 것임을 입증하는 것이다(도 2). 캡슐화 코팅의 양이 증가함에 따라 최대 피크는 보다 장시간으로 이동하여 수명이 긴 생성물 시리즈를 생성하였다(도 4 내지 도 6). 6 PPH 수지에서 예비코팅 B는 일반적인 일부 서방형 생성물의 경우와 마찬가지로 약 10 시간째 최대 방출에 도달하였다.

도 7 내지 9는 6 PPH, 8 PPH 및 10 PPH 캡슐화 층으로 예비코팅 C[0.5 PPH 아마인유 w/점토(3:1 비) 및 건조제]를 도포한 조성물의 결과를 도시한 것이다. 예비코팅 C는 예비코팅 무처리와 1 PPH 예비코팅 사이의 중간 결과를 제공한다. 도 8에 도시되듯이, 8 PPH에서 예비코팅 C는 예비코팅 무처리이면서 8 PPH로 처리된 경우에 비해 불완전 코팅 입자의 양을 감소시키는 것으로 나타난다(도 2).

이와 유사한 결과가 표면이 비교적 평활한 노르스크 기재를 사용한 경우 얻어졌다. 노르스크 프릴은 평활한 표면이기 때문에, 코팅에 사용된 아마인유의 양은 0.5 PPH(예비코팅 C)로 감소되었다. 비교용으로서 ART-80 데이터를 사용하였다(80 ℃에서의 방출률/시간). 도 10 및 도 11은 노르스크 기재의 증가 방출률을 도시한 것이다.

+6 메시(입자 크기가 큼) 분획의 사용으로 지나치게 많은 불완전 코팅 입자와 지나치게 긴 유도 기간을 제공하는 비교적 다량의 불규칙 성형 프릴을 얻었다. +6 메시 분획의 구형도는 약 80%로서, 이 기재에 제공된 표준 6 PPH(도 10) 캡슐화 층은 2 시간째 9% 누적 방출률(약 4%가 가장 바람직함)을 제공하고 약 20 시간째 최고 방출을 나타낸다. 이것은 불완전 코팅 입자의 양이 허용되지 않는 수준으로 물질의 잔류 시간이 매우 장시간임을 암시하는 것이다. 5.5 PPH 캡슐화 층 이전에 예비코팅 C를 사용한 결과(도 11), 불완전 코팅 입자율%이 2 시간째 약 5% 미만으로 감소하고 최고 방출도 약 13 시간이었다.

따라서, 본 발명의 예비코팅은 다음과 같은 잇점을 제공한다.

1) 저렴한 코어 물질을 사용하는 경우에도 불완전 코팅 입자 분획을 증가시킴이 없이 보다 신속한 방출 생성물을 생성할 수 있다. 이는 보다 효율적인 서방형 생성물의 생성을 가능하게 한다.

2) 코팅율이 감소된다(5 PPH 수지와 예비코팅 B의 사용으로 저렴한 생성물을 제조할 수 있다).

3) 아마인유를 사용하지 않는 경우에 입증되듯이 유도(불활성) 기간(최소 방출률)이 감소된다(표 1 및 도 10과 도 11 참조).

이상, 본 발명의 특정 구체성이 있는 바람직한 형태에 대하여 기재하였지만 이와 같은 개시 내용은 단지 예시적 방식으로 개시되었다는 것은 자명한 것이다. 따라서, 이하 청구의 범위에 기재되는 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명에 사용된 물질, 방법의 조작 단계 및 조성물의 조성에 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 것 역시 자명한 것이다.

Claims (35)

1. 영양소 물질의 과립상 코어,

   이 과립상 코어 상에 도포된 유기 오일의 예비 코팅,

   상기 유기 오일이 경화되지 않은 동안 상기 과립상 코어의 예비 코팅 상에 도포된 중합체 캡슐화 코팅을 포함하되, 상기 중합체 캡슐화 코팅의 도포후에 상기 예비 코팅이 경화되는 것이 특징인 서방형 비료.
2. 제1항에 있어서, 유기 오일이 점토, 활석, 규조토, 흡착 실리카 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 결합제와 혼합된 것임이 특징인 서방형 비료.
3. 제1항에 있어서, 과립상 코어는 구형도가 50% 이하인 것임이 특징인 서방형 비료.
4. 제3항에 있어서, 유기 오일이 미가공 아마인유인 것이 특징인 서방형 비료.
5. 제1항에 있어서, 결합제가 미세 점토인 것이 특징인 서방형 비료.
6. 제2항에 있어서, 예비 코팅이 건조제를 더 포함하는 것이 특징인 서방형 비료.
7. 제6항에 있어서, 건조제가 코발트 망간, 망간, 코발트 칼슘, 지르코늄 코발트 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 것인 서방형 비료.
8. 제1항에 있어서, 코어가 NPK 과립, 비료 과립, 우레아 과립 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 것인 서방형 비료.
9. 제8항에 있어서, 코어가 1종 이상의 제2 영양소와, 칼슘, 황, 마그네슘, 철, 구리, 아연, 망간, 붕소 및 몰리브덴으로 구성된 군 중에서 선택되는 미량영양소를 더 포함하는 것이 특징인 서방형 비료.
10. 제1항에 있어서, 코어는 구형도가 50% 이하이고, 서방형 비료는 ART-80 실험실 시험에서 캡슐화 코팅을 코어 중량의 8 백분율(PPH) 이하로 사용하였을 때 2시간째 4% 이하의 누적 방출률을 나타내는 것임이 특징인 서방형 비료.
11. 제10항에 있어서, ART-80 실험실 시험에서 최대 증가 방출이 15 시간 이내에 나타나는 것이 특징인 서방형 비료.
12. 영양소 물질의 과립상 코어,

    이 과립상 코어 상에 피복되는 (1) 아마인유, 두유, 동유, 디시클로펜타디엔 변성 건유 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 오일 및 (2) 미세 점토, 활석, 규조토, 흡착 실리카 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 결합제를 혼합한 혼합물의 예비 코팅, 및

    이 코팅 상에 도포되는 중합체 캡슐화 층을 포함하되, 상기 예비 코팅 혼합물 중의 오일은 경화되지 않은 상태이고, 코팅된 과립상 코어에 중합체 캡슐화 층을 도포한 후에 상기 예비 코팅이 경화되는 것이 특징인 서방형 비료.
13. 제12항에 있어서, 중합체 캡슐화 코팅이 아마인유, 두유를 주성분으로 한 알키드 수지 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 조성물과 디시클로펜타디엔의 공중합체인 것이 특징인 서방형 비료.
14. 제12항에 있어서, 코어는 구형도가 50% 이하이고, 서방형 비료는 ART-80 실험실 시험에서 캡슐화 코팅을 코어 중량의 8 백분율(PPH) 이하로 사용하였을 때 2시간째 4% 이하의 누적 방출률을 나타내는 것임이 특징인 서방형 비료.
15. (a) 유기 오일이 경화되지 않은 동안 영양소 코어 상에 유기 오일을 도포하는 단계,

    (b) 유기 오일이 경화되기 전에 유기 오일 상에 캡슐화 중합체 층을 도포하는 단계, 및

    (c) 유기 오일과 중합체 층을 동시에 경화시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 생성되는 캡슐화 중합체 층, 유기 오일의 코팅 및 영양소 코어를 포함하는 서방형 비료.
16. 제15항에 있어서, 유기 오일이 약 140 ℉(60 ℃) 이하에서 도포되는 것이 특징인 서방형 비료.
17. 제16항에 있어서, 동시 경화가 약 140 ℉(60 ℃) 이상에서 일어나는 것이 특징인 서방형 비료.
18. 제15항에 있어서, 유기 오일이 미세 점토, 활석, 규조토, 흡착 실리카 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 결합제와 혼합된 것임이 특징인 서방형 비료.
19. 제18항에 있어서, 유기 오일이 코발트 망간, 망간, 코발트 칼슘, 지르코늄 코발트 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 건조제와 더 혼합되는 것이 특징인 서방형 비료.
20. 제18항에 있어서, 오일이 미가공 아마인유인 것이 특징인 서방형 비료.
21. 제20항에 있어서, 결합제가 미세 점토인 것이 특징인 서방형 비료.
22. 제21항에 있어서, 중합체 캡슐화 코팅이 올레오수지계 건유, 폴리에스테르,폴리아미드, 폴리우레탄, 열가소성 수지, 디시클로펜타디엔 변성 아마인유, 디시클로펜타디엔 변성 알키드 수지, 탄화수소 열가소성 수지 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 것이 특징인 서방형 비료.
23. 제22항에 있어서, 코어는 구형도가 50% 이하이고, 서방형 비료는 ART-80 실험실 시험에서 캡슐화 코팅을 코어 중량의 8 백분율(PPH) 이하로 사용하였을 때 2시간째 4% 이하의 누적 방출률을 나타내는 것임이 특징인 서방형 비료.
24. 영양소 코어와, 아마인유, 결합제 및 건조제로 구성된 예비코팅, 및 디시클로펜타디엔을 함유하는 중합체 캡슐화 층을 포함하며, 하기 (a) 내지 (c) 단계에 의해 제조되는 서방형 비료.

    (a) 상기 코어를 약 140 ℉(60 ℃) 이하에서 상기 아마인유가 경화되지 않은 동안 상기 예비코팅으로 코팅하는 단계,

    (b) 상기 예비코팅을 상기 중합체 층으로 캡슐화하는 단계, 및

    (c) 상기 예비코팅과 상기 캡슐화 중합체 층을 약 140 ℉ 이상에서 동시 경화시키는 단계.
25. 제24항에 있어서, 코어는 구형도가 50% 이하이고, 서방형 비료는 ART-80 실험실 시험에서 캡슐화 코팅을 코어 중량의 8 백분율(PPH) 이하로 사용하였을 때 2시간째 4% 이하의 누적 방출률을 나타내는 것임이 특징인 서방형 비료.
26. (a) 아마인유, 두유, 동유, 디시클로펜타디엔 변성 건유 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 오일로 영양소 코어를 예비코팅하는 단계,

    (b) 이와 같이 예비코팅된 영양소 코어 상에 중합체 물질의 캡슐화 층을 도포하되, 예비코팅이 경화되기 전, 오일이 경화되지 않은 동안 중합체 층을 도포하는 단계,

    (c) 상기 캡슐화 층을 도포한 후 상기 예비코팅을 경화시키는 단계를 포함하는, 영양소 코어를 이용한 서방형 비료의 제조 방법.
27. 제26항에 있어서, 예비코팅 혼합물이 미세 점토, 활석, 규조토, 흡착 실리카 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 결합제 및 코발트 망간, 망간, 코발트 칼슘, 지르코늄 코발트 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는 건조제를 더 포함하는 것임이 특징인 제조 방법.
28. 제26항에 있어서, 예비코팅 및 캡슐화 코팅이 동시에 경화되는 것이 특징인 제조 방법.
29. 제26항에 있어서, 예비코팅이 캡슐화 층의 도포 전 140 ℉(60 ℃) 이하의 온도에 노출되는 것이 특징인 제조 방법.
30. 제29항에 있어서, 경화가 약 140 ℉ 이상의 온도에 노출되어 실시되는 것이 특징인 제조 방법.
31. 제27항에 있어서, 예비코팅이 영양소 코어 중량의 0.5 내지 3.0 백분율(PPH) 범위의 함량으로 도포되는 것이 특징인 제조 방법.
32. 제26항에 있어서, 캡슐화 층이 영양소 코어 중량의 5 내지 10 백분율(PPH) 범위의 함량으로 도포되는 것이 특징인 제조 방법.
33. 제26항에 있어서, 코어는 구형도가 50% 이하이고, 서방형 비료는 ART-80 실험실 시험에서 캡슐화 코팅을 코어 중량의 8 백분율(PPH) 이하로 사용하였을 때 2시간째 4% 이하의 누적 방출률을 나타내는 것임이 특징인 제조 방법.
34. (a) 표면 결함이 있는 영양소 코어를 미가공 아마인유, 결합제 및 건조제의 혼합물로 예비코팅하되, 이 예비코팅을 코어 중량의 약 0.5 내지 3.0 백분율(PPH)의 비율로 도포하고 아마인유가 경화되지 않은 동안 140 ℉(60 ℃) 이하의 온도에 노출시키는 단계,

    (b) 예비코팅을 경화시키기 전 중합체 물질의 캡슐화 층을 도포하되, 이 캡슐화 층을 코어 중량의 약 5 내지 10 백분율(PPH)의 비율로 도포하는 단계, 및

    (c) 상기 예비코팅과 캡슐화 층을 140 ℉ 이상에서 경화시키는 단계를 포함하는, 상기 영양소 코어를 이용한 서방형 비료의 제조 방법.
35. 제34항에 있어서, 코어는 구형도가 50% 이하이고, 서방형 비료는 ART-80 실험실 시험에서 캡슐화 코팅을 코어 중량의 8 백분율(PPH) 이하로 사용하였을 때 2시간째 4% 이하의 누적 방출률을 나타내는 것임이 특징인 제조 방법.