KR100542417B1 - 입상 피복 비료 및 이의 제조방법 - Google Patents

입상 피복 비료 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소수성 화합물을 열경화성 수지 피막으로 피복된 입상 피복 비료의 피복부 및 비료부 중의 적어도 하나에 함입시킴으로써 비료의 용출 속도를 지연시킴을 특징으로 하는 입상 피복 비료를 제공한다. 용출 속도는 열경화성 수지로 피복된 종래의 입상 피복 비료보다 더 지연된다.
입상 비료, 용출 속도, 소수성 화합물, 피복, 열경화성 수지

Description

입상 피복 비료 및 이의 제조방법 {Granular coated fertilizer and method for producing the same}
본 발명은 제어방출성(또는 서방출성이라고도 칭명됨) 입상 피복 비료 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 우레탄 수지, 에폭시 수지 등과 같은 열경화성 수지로 피복된 제어 방출성 입상 피복 비료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
입상 비료를 수지, 황 등으로 피복시키거나 캡슐화시킴으로써 비료의 용출 속도를 제어하는 소위 서방출성 입상 비료가 여러해 동안 사용되어왔다. 예를 들면, 일본 공개특허공보 제(소)40-28927호, 제(소)44-28457호, 제(소)37-15382호 및 제(소)42-13681호에는 각종 피복재 및 피복방법이 기술되어 있다.
미국 특허 제3,264,089호에는 피복재가 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물의 반응 생성물로 이루어진 우레탄 수지인 피복 비료가 기술되어 있고, 반면에 미국 특허 제3,264,088호에는 에폭시 수지 피복재가 기술되어 있다. 피복재로서 우레탄 수지를 사용함을 포함하는 피복 비료의 제조방법에 관하여, 일본 공개특허공보 제(평)1-500661호에는 과량의 이소시아네이트 화합물을 표면에서 우레아 비료와 반응시켜 기재 피복물을 형성하고 그 위에서 폴리올 화합물을 과량의 이소시아네이트 그룹과 반응시킴을 특징으로 하는 방법이 기술되어 있다. 일본 공개특허공보 제(평)7-500560호에는 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물의 혼합 수지를 피복시켜 두께가 10 내지 30㎛인 층을 각각 형성한 다음, 이를 아민 미스트로 처리하여 경화시킴을 특징으로 하는 방법이 기술되어 있다.
그러나, 이러한 방법으로는 피막 결점이 적고 비료가 용출되는 것을 제어시키고자 하는 목적이 충분히 만족되지 못하거나 제조공정상에 복잡한 장치 및 단계가 요구되기 때문에 산업상 불리한 문제점을 가진다.
이들 방법에 있어서, 외부 환경으로의 비료의 용출 속도는 수지의 특성 또는 비료의 종류에 의해 결정된다. 따라서, 용출 속도를 지연시키기 위해서는 수지의 피막 두께를 증가시키는 것이 효과적이다. 그러나, 피복 비료의 단위 중량당 효과적인 비료의 비율이 감소되기 때문에, 토양에 다량의 피복 비료를 사용할 필요가 있다. 다량의 수지가 필요하므로 비용 문제 및 피복 비료를 제조하는데 소요되는 시간의 연장으로 인한 생산성 저하라는 문제가 야기된다.
다른 한편으로, 왁스와 같은 소수성 화합물을 사용하여 비료를 피복시키는 방법이 공지되어 있으며, 일본 공개특허공보 제(평)6-2632호 및 일본 공개특허공보 제(소)52-93561호에는 흡습성 비료 제품이 서로 점착되는 것을 방지하는 왁스 피복법이 기술되어 있다.
수지로 피복된 피복 비료에서는 수지가 점착되는 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 소수성 화합물을 첨가할 필요가 없다.
본 발명의 목적은 열경화성 수지로 피복시킴으로써, 서방출성 입상 피복 비료와 비교하여 용출 속도가 더 지연되는 입상 피복 비료 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 하기에 기술한 바와 같다.
(1) 소수성 화합물을 열경화성 수지로 피복된 입상 피복 비료의 피복부 및 비료부 중의 적어도 하나에 함입시킴으로써 비료의 용출 속도를 지연시킨 입상 피복 비료.
(2) 소수성 화합물의 양이 열경화성 수지 100중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 100중량부인, (1)에 따르는 입상 피복 비료.
(3) 소수성 화합물이 왁스, 지방산, 지방산 에스테르, 고급 알콜, 실리콘 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, (1) 또는 (2)에 따르는 입상 피복 비료.
(4) 열경화성 수지가 에폭시 수지 또는 우레탄 수지인, (1) 또는 (2)에 따르는 입상 피복 비료.
(5) 우레탄 수지가 폴리이소시아네이트 화합물, 폴리올 화합물 및 경화 촉매를 필수 성분으로서 함유하는, (4)에 따르는 입상 피복 비료.
(6) 소수성 화합물이 미리 첨가된 입상 비료를 열경화성 수지로 피복시키는 단계(A), 입상 비료를 소수성 화합물이 미리 첨가된 열경화성 수지로 피복시키는 단계(B), 입상 비료를 열경화성 수지로 피복시키는 동안 또는 피복시킨 후에, 입상 비료 및 열경화성 수지의 혼합물에 소수성 화합물을 간헐적으로 또는 연속적으로 첨가하면서, 입상 비료를 열경화성 수지로 피복시키는 단계(C), 상기한 단계(A) 내지 (C) 중의 2가지 이상의 단계를 병용하는 단계(D) 중의 어느 하나를 포함하여, 입상 피복 비료를 제조하는 방법.
(7) 입상 비료를 전동 상태(rolling state)로 위치시키는 단계(a), 전동 상태의 입상 비료에, 경화되지 않은 액상 열경화성 수지를 층 두께를 1 내지 10㎛로 제공하는 양으로 첨가하는 단계(b), 입상 비료를 전동 상태로 유지시키면서, 입상 비료의 비료 입자 표면을 경화되지 않은 열경화성 수지로 피복하는 단계(c), 입상 비료를 전동 상태로 유지시키면서, 경화되지 않은 열경화성 수지를 열경화시키는 단계(d), 상기한 단계(a) 내지 (d)를 1회 이상 순서대로 반복하는 단계 (e)를 포함하여, (6)에 따르는 입상 피복 비료를 제조하는 방법.
(8) 소수성 화합물의 양이 열경화성 수지 100중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 100중량부인, (6) 또는 (7)에 따르는 방법.
(9) 소수성 화합물이 왁스, 파라핀, 지방산, 지방산 에스테르, 고급 알콜, 실리콘 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, (6) 또는 (7)에 따르는 방법.
(10) 열경화성 수지가 에폭시 수지 또는 우레탄 수지인, (6) 또는 (7)에 따르는 방법.
(11) 우레탄 수지가 폴리이소시아네이트 화합물, 폴리올 화합물 및 경화 촉매를 필수성분으로서 함유하는, (10)에 따르는 방법.
(12) 열경화성 수지의 피복 온도에서의 겔화 시간이 5분 이하인, (6) 또는 (7)에 따르는 방법.
본 발명은 하기에서 더욱 상세하게 기술된다.
본 발명에서 사용되는 소수성 화합물로는 소위 왁스가 사용된다. 이의 구체적인 예로서는 동물성 왁스(예를 들면, 밀랍 등), 식물성 왁스(예를 들면, 칸델릴라 왁스, 카나우바 왁스, 우드 왁스, 오우리큐리 왁스, 더글라스 전나무류 수피 왁스, 쌀겨 왁스, 조조바 왁스, 베이베리 왁스 등), 광물 왁스(예를 들면, 몬탄 왁스, 이탄 왁스, 오조케라이트-세레신 왁스 등), 석유 왁스(예를 들면, 파라핀 왁스, 미세결정성 왁스, 반결정성 왁스 등), 중합체 왁스(예를 들면, 폴리에틸렌 왁스), 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 아크릴산 등과 같은 2개 이상의 단량체성 단위를 중합시켜 수득되는 공중합체 왁스 및 합성 왁스(예를 들면, 피셔-트롭쉬 왁스, 화학적으로 개질된 탄화수소 왁스, 치환된 아미드 왁스 등)가 있다.
석유 왁스는 고체에 국한되는 것은 아니며, 예를 들면, 알칸, 파라핀, 알켄, 올레핀, 알킨, 아세틸렌, 사이클로알칸, 사이클로알켄, 사이클로알킨 등과 같은 탄화수소 및 방향족 탄화수소가 포함된다.
지방산의 예로는 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아르키산, 베헨산, 올레산, 에루크산, 리놀레산, 리놀렌산, 리시놀산 등과 같은 탄화수소 지방산 및 이의 알칼리 금속염과 알칼리 토금속염을 들 수 있다.
지방산 에스테르의 예로는 상기한 지방산과 탄소수 1 내지 4의 고급 알콜의 에스테르 및 상기한 지방산과 글리세린과 같은 다가 알콜의 에스테르가 포함된다.
고급 알콜의 예로는 상기한 지방족 계열의 카복실 그룹이 하이드록실 그룹으로 대체된 알콜이 포함된다.
실리콘의 예로는 폴리디메틸실록산과 같은 실리콘 오일, 및 실리콘 고무가 포함된다.
소수성 화합물의 혼합물이 사용될 수 있다. 이들 중에서, 파라핀 왁스와 같은 석유 왁스 및 폴리에틸렌 왁스과 같은 중합체 왁스가 특히 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 소수성 화합물은 액체, 고체 및 반고체 중의 어느 것이든 가능하다. 고체의 경우, 융점은 40 내지 200℃, 바람직하게는 50 내지 150℃, 보다 바람직하게는 60 내지 120℃이다. 융점이 이러한 범위 내에 들 경우, 소수성 화합물을 고체로서 처리하고 이를 생성물 중에 균일하게 분산시키기가 용이하다.
소수성 화합물의 사용량은 열경화성 수지 100중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 100중량부이다. 사용량이 이러한 범위보다 적을 경우, 비료의 용출 속도를 지연시키는 효과가 불충분해진다. 다른 한편으로, 사용량이 이들 범위보다 많을 경우라 하더라도 기대되는 효과를 성취할 수 없다. 사용량은 바람직하게는 0.1 내지 50중량부, 보다 바람직하게는 1 내지 20중량부이다.
소수성 화합물을 함유하는 열경화성 수지로 피복된, 본 발명에 따르는 입상 피복 비료에 있어서, 외부 환경으로의 비료의 용출 속도는 소수성 화합물을 함유하지 않는 유사한 입상 피복 비료보다 더욱 지연된다.
"외부 환경으로의 피복 비료의 용출 속도가 지연된다"라는 문장은, 소수성 화합물을 배합하거나 배합하지 않는다는 점을 제외하고는 동일한 조건하에서 제조된 시험 샘플을 사용하여 동일한 측정법으로 비료의 용출 속도를 비교할 경우, 본 발명의 피복 비료의 용출 속도가 지연됨을 의미한다.
구체적으로, 외부 환경으로의 피복 비료의 용출 속도는 일정량의 시험 샘플을 칭량하여 이에 물을 가한 다음, 이를 일정 온도에서 물 속에 저장하여 물 중의 비료의 농도를 추적함으로써 측정한다. 비료의 용출 속도를 측정하는데 있어서, 비교용 기준 물질 중의 비료의 용출율(%)이 50 내지 90%인 조건하에서 측정하는 것이 바람직하다.
용출 속도의 지연도는 일정 시간이 경과한 후의 본 발명에 따르는 수지-피복된 비료의 용출율(%)이, 소수성 화합물을 첨가하지 않은 비교용 기준 물질을 기준으로 하여, 95 내지 0.01%, 바람직하게는 90 내지 0.1%, 보다 바람직하게는 80 내지 1%, 훨씬 더 바람직하게는 50 내지 10%가 되도록 하기에 충분한 값을 나타낸다. 값이 상기한 범위 이상일 경우, 소수성 화합물을 첨가시키는 것이 종래의 수지로 피복된 입상 비료와 비교하여 별로 의미가 없다. 다른 한편으로, 용출율 값이 상기한 범위 이하일 경우, 비료는 외부 환경으로 용출되지 않으므로 비료로서의 효과를 나타낼 수 없다.
본 발명의 입상 피복 비료의 제조방법은 구체적으로 제한되지는 않으나, 입상 피복 비료는 하기의 단계들 중의 어느 하나를 포함하는 방법으로 제조되어야 한다 :
(A) 소수성 화합물을 미리 첨가시킨 입상 비료를 열경화성 수지로 피복시키거나,
(B) 입상 비료를 소수성 화합물을 미리 첨가시킨 열경화성 수지로 피복시키거나,
(C) 입상 비료를 열경화성 수지로 피복시키는 동안 또는 피복시킨 후에, 입상 비료 및 열경화성 수지의 혼합물에 소수성 화합물을 간헐적으로 또는 연속적으로 첨가하여, 입상 비료를 열경화성 수지로 피복시키거나,
(D) 상기한 단계(A) 내지 (C) 중의 2가지 이상의 단계를 병용함.
구체적으로는, 소수성 화합물을 입상 비료 제조시에 첨가할 수 있으며, 또한 소수성 화합물을 그 이전에 입상 비료에 분산시킬 수 있다. 또한, 소수성 화합물을 열경화성 수지로 이루어진 수지 성분에 첨가, 현탁 및 용해시킬 수도 있으며, 이를 경화시키기 전에 열경화성 수지에 첨가할 수도 있다. 단계(C)에서 소수성 화합물의 첨가는 열경화성 수지로 피복시키기 전에, 피복시키는 동안 또는 피복시킨 후에 수행할 수 있으며, 소수성 화합물을 간헐적으로 또는 연속적으로 첨가하거나, 또는 한번에 첨가할 수 있다.
간단히 말해서, 열경화성 수지로 피복시킨 입상 피복 비료에 있어서, 이의 피복부 및 비료부 중의 적어도 하나에 소수성 화합물을 함입시킬 수 있다.
본 발명에서 사용되는 열경화성 수지로서, 공지된 열경화성 수지가 사용될 수 있다. 열경화성 수지의 구체적인 예로는 에폭시 수지, 우레탄 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 알키드 수지, 크실렌 수지, 멜라민 수지, 푸란 수지, 실리콘 수지 등이 포함된다. 필요에 따라, 이들로부터 선택된 2가지 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 혼합물 중에서, 에폭시 수지 및 우레탄 수지가 작업성 및 성능 측면에서 바람직하다. 특히, 폴리이소시아네이트 화합물 및 폴리올 화합물에 촉매를 배합하여 수득된 우레탄 수지가 바람직하다.
우레탄 수지를 보다 상세하게 설명하자면, 우레탄 수지는 폴리이소시아네이트 화합물을 폴리올 화합물과 반응시킴으로써 3차원적으로 가교결합된 수지의 총칭이고, 이에 반해 본 발명에서 경화되지 않은 우레탄 수지는 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물의 혼합물로서 이는 3차원성 가교결합이 발생하지 않는 정도로 이들의 일부를 미리 반응시키거나 전혀 반응시키지 않고서 수득된다. 반응을 촉진시키기 위해 촉매를 부가하는 것도 유용한 방법 중의 하나이다. 경화되지 않은 수지는 용매를 함유하지 않는 형태, 용액 및 수성 에멀젼일 수 있으나, 용매를 함유하지 않는 형태가 바람직하며 가공 온도에서 액체인 것이 바람직하다.
폴리이소시아네이트 화합물은 구체적으로 제한되는 것은 아니지만, 이의 구체적인 예로서는 톨루엔 디이소시아네이트(종종 TDI로서 칭명됨), 디페닐메탄 디이소시아네이트(종종 MDI로서 칭명됨), 나프탈렌 디이소시아네이트, 톨리딘 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트 등이 포함된다. 필요에 따라, 이들의 혼합물이 사용될 수도 있다. 이들 중에서, MDI, TDI 또는 이로부터 유도된 올리고머를 사용하는 것이 바람직하 다.
폴리올 화합물은 구체적으로 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 다가 알콜, 아미노 알콜 또는 아민을 개시제로서 사용하여 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드를 중부가시킴으로써 수득되는 폴리에테르 폴리올, 테트라하이드로푸란을 중합시켜 수득된 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜과 같은 폴리에테르형 폴리올, 다가 알콜, 폴리에테르 폴리올 및 카복실산 화합물을 반응시킴으로써 수득되는 폴리에스테르형 폴리올이 포함된다. 생분해능을 고려할 경우, OH 그룹-함유 천연 생성물 또는 이의 개질물을 사용하는 것도 가능하다.
우레탄 수지의 반응 촉매로서, 공지된 통상적인 촉매가 사용될 수 있다. 이의 구체적인 예로는 알칼리 화합물(예를 들면, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등), 유기주석 화합물(예를 들면, 디부틸주석 라우레이트, 디부틸주석 말레에이트 등), 우레아, 트리에틸렌디아민, N-메틸모르폴린, N,N-디메틸모르필린, 디아자비사이클로운데센, 이미다졸, 에틸메틸이미다졸, 디아자비사이클로옥탄 및 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀을 들 수 있다. 이들 중에서, 질소원자-함유 아민 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
이들 촉매는 그 자체로 사용되거나 수용액 또는 현탁액 형태로 사용된다. 고체 촉매는 분쇄된 분말 형태로 사용하는 것이 바람직하다.
필요에 따라, 착색을 위한 안료 또는 염료, 또는 무기/유기 분말(예를 들면, 활석, 운모, 실리카, 카본 블랙, 수지 분말 등)을 또한 사용할 수 있다.
필요에 따라, 계면활성제를 첨가할 수 있다.
입상 비료는 전동 상태에서 열경화성 수지로 피복시킨다. 입상 비료를 전동 상태로 전환시키는 방법에서, 이들 단계를 수행하는데 사용되는 장치는 구체적으로 제한되는 것은 아니지만, 공지된 통상적인 장치를 사용할 수 있으며, 이의 예로서 회전 팬, 회전 드럼 등을 들 수 있다. 피복 가공의 높은 정확성과 가공시간의 조절을 위해서는 추가로 가열 장치가 장착된 장치를 이용하는 것이 적합하다.
사용되는 입상 비료로는 모든 종래의 입상 비료도 가능하다. 이의 구체적인 예로서는 우레아, 황산암모늄, 염화암모늄, 인산암모늄, 질산암모늄, 석회질산암모늄, 석회 질소, 질산나트륨, 아세트알데히드 축합 우레아 등과 같은 질소 비료; 하소된 인산염, 가공된 인산 비료, 중과인산석회(double superphosphate), 혼합된 인산 비료 등과 같은 인산 비료; 염화칼륨, 황산칼륨 마그네시아, 중탄산칼륨, 규산칼륨 비료와 같은 칼륨 비료; 인산칼륨 비료, 질산칼륨 비료 등과 같은 복합 비료; 유기 비료; 및 이들의 비료 혼합물을 자체에 공지된 방법을 사용하여 제립화하여 수득되는 입상 비료가 포함된다. 입상 비료의 입자 직경은 구체적으로 제한되지는 않지만, 1 내지 5㎜ 범위 내에 속하는 것이 바람직하다.
본 발명의 입상 피복 비료를 제조하는 방법에 있어서, 전동 상태의 입상 비료를 소정의 가공 온도로 가열하는 단계(4)가 포함된다. 가공 온도에서, 경화되지 않은 수지의 겔화 시간은 5분 이내이며, 보다 바람직하게는 3분 이내이다. 경화되지 않은 수지를 전동 상태의 입자에 첨가하는 단계(2)에서, 경화제 및 촉매를 미리 배합시킴으로써 제조된 수지 조성물을 첨가, 분무 등의 방법에 의해 혼입시킨다. 비료 입자가 수지로 피복된 경우에는 주 시약, 경화제 및 촉매를 개별적으로 첨가하여 각각의 성분을 혼합하는 방법이 또한 사용될 수 있다. 우레탄 수지의 경우, 예를 들면, 주 시약으로서는 폴리이소시아네이트 화합물이 사용되고, 촉매와 커플링된 경화제로서는 폴리올 화합물이 사용된다.
한번에 혼입되는 수지의 양은 피막의 두께가 1 내지 10㎛로 되도록 조절된다. 보다 바람직하게는, 막 두께는 2 내지 6㎛이다. 막 두께가 1㎛ 미만인 경우에는 피복 횟수가 너무 많아지므로 산업상 불리하게 된다. 다른 한편으로, 막 두께가 10㎛ 초과인 경우, 다음과 같은 문제가 야기된다. 즉, 본 발명의 방법에 있어서, 경화되지 않은 액상 수지를 전동 상태의 비료에 혼입시킬 경우, 입자의 전동에 의해 입자 표면에 균일한 비경화성 수지층이 먼저 형성되고 이와 동시에 수지의 경화 반응이 진행된다. 이러한 경우, 반응이 진행됨에 따라 수지가 점차로 증점화되어 트레드화(thready) 된다. 이때, 수지의 점착성이 증가되어 비료 입자가 서로 점착되어 다수의 입자로 이루어진 덩어리가 형성되므로 이러한 덩어리는 원래의 1차 입자로 분해될 수 없다. 이러한 덩어리가 입자로 분해될 수 있다 하더라도, 수지 표면이 손상될 위험이 있다. 피막의 두께가 10㎛ 초과인 경우, 앞서 기술한 바와 같은 문제가 발생하기 때문에 각각의 입자를 경화되지 않은 수지에 균일하게 피복시키기 어렵다. 본 발명자들은 수지 막의 두께가 클 경우 입자의 전동에 의해 서로 점착된 입자를 분리하는 힘이 불충분해지는 것으로 간주한다. 어쨌든, 증점성 수지 막으로 한번에 피복시킬 경우, 통상적인 전동형 피복법에 의해 상기한 결점이 야기되므로 수지로 피복된 바람직한 입상 비료를 제조하기 어렵다.
앞서 기술한 단계에서, 경화되지 않은 수지로 피복시킨 입상 비료를 전동 상 태로 유지시키고, 이어서 수지를 경화시킨다. 본원에서 사용되는 "경화"라는 용어는 완전 경화를 필요로 하지는 않으며, 이는 수지를 겔화점을 통해 통과시킴으로써 트레드화되지 않는 상태를 나타낸다. 이러한 상태에서, 입자는 수지가 점착됨에 따라 서로서로 응집되지 않고 분쇄가 용이해지기 때문에 경화되지 않은 수지를 후속적으로 첨가시킬 수 있다. 이러한 목적이 성취될 수 있는 한, 수지 성분을 간헐적으로 또는 연속적으로 비료에 가할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 따라, 상기한 단계를 수회 반복함으로써 바람직한 막 두께가 되도록 수지로 피복시킨 입상 피복 비료를 수득할 수 있다. 생성물의 피복 수지의 막 두께는 목적하는 용출 패턴에 따라 다양하지만, 20 내지 200㎛인 것이 바람직하다.
필요에 따라, 최종 피복된 비료로 하여금 소정의 경화 온도에서 충분히 유지시켜 수지를 완전히 경화시키는 단계를 거치도록 할 수 있다. 점토와 같은 무기 미세 분말을 피복 비료의 표면에 가하여 비료가 응결되는 것을 막거나 비료의 도포시에 부유되는 것을 방지하는 기법이 또한 유용하다.
본 발명의 입상 피복 비료는 종래의 공지된 분야에서 사용되고 있으나, 인력으로는 비료의 도포가 곤란한 장소, 예를 들면, 일반도로, 고속도로 등의 분리대에 있는 관목에 비료를 도포하는데 사용되며, 비료의 도포 면적이 광대한 대규모 농장에서도 사용할 수 있다.
실시예
하기의 실시예는 본 발명을 더욱 상세하게 예시하는 것으로서 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
참고예 1
입상 우레아(평균 입자 직경; 3.4㎜) 2㎏을 열풍 발생기가 장착된 온도-조절가능한 경사 팬 유형 전동 제립기(granulator)(팬 직경; 520㎜)에 충전시키고, 입상 비료를 20 내지 30rpm에서 회전시켜 전동 상태로 전환시킨다. 제립기를 가열시킴으로써, 충전된 입상 우레아의 온도를 70 내지 75℃로 유지시켜 전동 상태를 유지시킨다. 피복 수지로서의 중합체성 MDI(제품명; Sumidule 44V10, 제조원; Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd.) 4.1g, 측쇄 폴리에테르형 폴리올(제품명; Sumifen TM, 제조원; Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd.) 5.3g 및 아민 촉매로서의 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀 0.1g을 교반하면서 혼합시켜 수득된 경화되지 않은 우레탄 수지 조성물을 재빨리 전동 상태의 가열된 입상 우레아에 가한다. 여기서, 경화되지 않은 우레탄 수지 조성물은 실온에서 액체이다.
본 실시예에서 사용된 경화되지 않은 우레탄 수지의 겔화 시간은 65℃에서 2분 30초이다. 겔화 시간은 JIS K5909에 따라 측정한다. 수지의 충전량은 비료의 중량을 기준으로 하여 0.5중량부이다. 입자 직경의 비료를 피복시킬 경우, 피복 수지의 막 두께는 약 3.1㎛이다.
입상 비료의 표면이 약 30초에 걸쳐 충전된 수지로 거의 균일하게 피복됨이 육안 관찰에 의해 확인된다. 수지를 충전한지 3분 후, 샘플의 일부를 꺼낸다. 결과, 수지는 점착성을 상실한 상태이다. 상기한 단계를 매 3분 마다 16회 반복하면 비료가 8중량%의 수지로 피복된다. 최종적으로, 수지로 피복된 입상 비료를 70 내지 75℃에서 10분 동안 유지시켜 수지를 완전히 경화시킴으로써 우레탄 수지로 피복된 입상 비료를 수득한다. 당해 방법이 산업적으로 유용한 방법이 되도록 전체 단계를 수행하는데 소요되는 시간은 약 1시간이다.
SEM 관찰 결과, 단계별 수지의 피복량, 즉 수지 막의 두께는 약 50㎛인 것으로 나타났다.
상기 단계에 의해 제조된 수지-피복된 입상 비료의 25℃에서의 비료 용출 거동을 평가하였다. 결과, 피복된 우레아는 약 85일 동안 80%의 비료에서 용출되었다.
비료의 용출 평가는 농무성의 환경 기술 실험실(Foresty and Fisheries)에서 제안한 방법(예를 들면, "Detailed Explanation of Fertilizer Analysis", edited by Masayoshi KOSHINO, 1998)으로 수행하였다.
실시예 1
폴리에틸렌 왁스(제품명; Neowax CL-70, 융점; 70 내지 80℃, 제조원; Yasuhara Chemical Co.)를 첨가시킨 측쇄 폴리에테르형 폴리올(제품명; Sumifen TM, 제조원; Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd)을 사용하는 것을 제외하고는 참고예 1과 거의 동일한 방법으로, 소수성 물질을 함유하는 수지-피복된 비료를 제조한다. 수지의 사용량은 비료의 중량을 기준으로 하여 8중량%로서 참고예 1과 유사하며, 폴리에틸렌 왁스의 총 사용량은 우레탄 수지 성분 100중량부를 기준으로 하여 5중량부이다.
실시예 2 내지 18
우레탄 수지의 사용량, 소수성 화합물의 종류 및 소수성 화합물의 첨가방법을 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 표 1에 제시된 방법을 사용하여 샘플을 제조한다.
시간 경과에 따른 물(25℃)에서의 우레아 비료의 용출율의 변화를 추적한다. 비료의 용출 거동이 표 2에 제시되어 있다.
표 1에서, 수지의 사용량(비료의 중량을 기준으로 한 중량%)은 우레아 비료의 중량을 기준으로 한 우레아 수지의 양(중량%)을 나타낸다. 사용되는 소수성 화합물은 폴리에틸렌 왁스(제품명; Neowax CL-70, 융점; 70 내지 80℃, 제조원; Yasuhara Chemical Co.) 또는 액체 파라핀(시약, 제조원; Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)이다. 소수성 화합물의 사용량은 우레탄 수지 100중량부를 기준으로 한 중량부로 나타낸다.
표 1에 제시된 소수성 화합물을 첨가하는 방법으로서, "이미 폴리올 중에 분산되어 있는"이란 소수성 화합물을 측쇄 폴리에테르형 폴리올(제품명; Sumifen TM, 제조원; Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd.)에서 미리 가열 용융시킨 후 이를 사용하는 경우이고, "비료를 예비처리한"이란 소수성 화합물을 우레아 비료에 가하여 균일하게 분산시킨 다음 우레탄 수지를 피복시키는 경우이다.
비교 실시예 1 내지 3
우레탄 수지의 양을 우레아 비료의 중량을 기준으로 하여 6, 7 또는 8중량%의 양으로 변화시키는 단계를 제외하고는 참고예 1과 동일한 방법으로, 각각의 샘플을 제조하고, 시간 경과에 따른 물(25℃)에서의 우레아 비료의 용출율의 변화를 추적한다. 결과가 표 1 및 2에 제시되어 있다.
수지의 사용량 소수성 화합물 소수성 화합물의 양 소수성 화합물
비료를 기준으로 한 중량% 종류 수지 100중량부 기준 첨가 방법
비교 실시예 1 6 첨가하지 않음 - -
비교 실시예 2 7 첨가하지 않음 - -
비교 실시예 3 8 첨가하지 않음 - -
실시예 2 6 폴리에틸렌 왁스 5중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 3 7 폴리에틸렌 왁스 5중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 4 8 폴리에틸렌 왁스 5중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 5 9 폴리에틸렌 왁스 5중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 6 10 폴리에틸렌 왁스 5중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 7 12 폴리에틸렌 왁스 5중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 8 6 폴리에틸렌 왁스 5중량부 비료를 예비처리함
실시예 9 7 폴리에틸렌 왁스 5중량부 비료를 예비처리함
실시예 10 8 폴리에틸렌 왁스 5중량부 비료를 예비처리함
실시예 11 6 폴리에틸렌 왁스 3중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 12 7 폴리에틸렌 왁스 3중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 13 8 폴리에틸렌 왁스 3중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 14 7 폴리에틸렌 왁스 1중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 15 8 폴리에틸렌 왁스 1중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 16 6 파라핀 5중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 17 7 파라핀 5중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
실시예 18 8 파라핀 5중량부 미리 폴리올 중에 분산됨
경과 시간(일)
0 7 26 49 70 91 116 133 158 174
비료의 용출율(%)
비교 실시예 1 0 4 34 69 82 88 92 91 - -
비교 실시예 2 0 2 22 63 78 86 92 94 - -
비교 실시예 3 0 1 8 45 66 78 86 92 - -
실시예 2 0 0 0 0 4 15 35 50 65 72
실시예 3 0 0 0 0 1 6 23 39 59 68
실시예 4 0 0 0 0 0 3 10 19 37 49
실시예 5 0 0 0 0 2 9 23 36 55 64
실시예 6 0 0 0 0 3 12 30 42 59 66
실시예 7 0 0 0 0 0 4 15 28 47 57
실시예 8 0 0 1 3 17 41 60 68 77 80
실시예 9 0 0 0 3 20 47 68 75 80 82
실시예 10 0 0 0 0 4 22 50 62 75 79
실시예 11 0 0 1 3 17 43 65 74 81 83
실시예 12 0 0 0 0 10 36 61 70 80 82
실시예 13 0 0 0 0 1 6 25 43 63 70
실시예 14 0 0 0 8 36 59 76 81 86 88
실시예 15 0 0 0 3 22 49 68 75 84 84
실시예 16 0 0 0 10 35 58 75 81 87 87
실시예 17 0 0 1 7 30 53 71 77 84 85
실시예 18 0 0 0 2 13 36 59 68 79 80
본 발명의 입상 피복 비료는 단지 열경화성 수지로 피복시킨 종래의 서방성 피복 비료보다 용출 속도를 더 지연시킬 수 있다.
본 발명의 입상 피복 비료를 사용함으로써, 종래의 비료보다 더 광범위한 목적, 환경 및 용도에 따라 비료를 도포할 수 있다. 또한, 본 발명의 입상 피복 비료는 인력으로는 비료의 도포가 곤란한 장소, 예를 들면, 일반도로, 고속도로 등의 분리대에 있는 관목에 비료를 도포하는데 사용되며, 비료의 도포면적이 광대한 대규모 농장에서도 사용할 수 있다.
비료의 효과가 장시간 동안 유지될 수 있기 때문에, 비료의 도포에 소요되는 시간 및 경비를 줄일 수 있다. 또한, 필요량 이상으로 비료를 사용할 필요가 없기 때문에, 환경에 대한 부담이 줄어든다.
추가로, 비료의 용출 속도가 종래의 수지-피복된 비료에 비해 더욱 지연될 수 있기 때문에, 본 발명의 방법을 사용함으로써 수지의 사용량을 감소시키면서 용출 속도를 조절할 수 있어, 사용되는 수지의 비용 절감, 환경에 대한 부담 감소, 단위 중량당 비료의 효과 향상 등을 실현시킬 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 산업적으로 이용하는데 있어서 매우 유용하다.

Claims (12)

  1. 소수성 화합물을 열경화성 수지로 피복된 입상 피복 비료의 피복부 및 비료부 중의 적어도 하나에 함입시킴으로써 비료의 용출 속도를 지연시킴을 특징으로 하는, 열경화성 수지로 피복된 입상 피복 비료.
  2. 제1항에 있어서, 소수성 화합물의 양이 열경화성 수지 100중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 100중량부인 입상 피복 비료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 소수성 화합물이 왁스, 지방산, 지방산 에스테르, 고급 알콜, 실리콘 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 입상 피복 비료.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열경화성 수지가 에폭시 수지 또는 우레탄 수지인 입상 피복 비료.
  5. 제4항에 있어서, 우레탄 수지가 폴리이소시아네이트 화합물, 폴리올 화합물 및 경화 촉매를 함유하는 입상 피복 비료.
  6. 소수성 화합물이 미리 첨가된 입상 비료를 열경화성 수지로 피복시키는 단계(A),
    입상 비료를 소수성 화합물이 미리 첨가된 열경화성 수지로 피복시키는 단계(B),
    입상 비료를 열경화성 수지로 피복시키는 동안 또는 피복시킨 후에, 입상 비료 및 열경화성 수지의 혼합물에 소수성 화합물을 간헐적으로 또는 연속적으로 첨가하면서, 입상 비료를 열경화성 수지로 피복시키는 단계(C),
    상기한 단계(A) 내지 (C) 중의 2가지 이상의 단계를 병용하는 단계(D) 중의 어느 하나를 포함하여, 입상 피복 비료를 제조하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 입상 비료를 전동 상태(rolling state)로 위치시키는 단계(1), 전동 상태의 입상 비료에, 경화되지 않은 액상 열경화성 수지를 층 두께를 1 내지 10㎛로 제공하는 양으로 첨가하는 단계(2), 입상 비료를 전동 상태로 유지시키면서, 입상 비료의 비료 입자의 표면을 경화되지 않은 열경화성 수지로 피복시키는 단계(3), 입상 비료를 전동 상태로 유지시키면서 경화되지 않은 열경화성 수지를 열경화시키는 단계(4), 상기한 단계(1) 내지 (4)를 1회 이상 순서대로 반복하는 단계(5)를 포함하여, 입상 피복 비료를 제조하는 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 소수성 화합물의 양이 열경화성 수지 100중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 100중량부인 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 소수성 화합물이 왁스, 지방산, 지방산 에스테르, 고급 알콜, 실리콘 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 열경화성 수지가 에폭시 수지 또는 우레탄 수지인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 우레탄 수지가 폴리이소시아네이트 화합물, 폴리올 화합물 및 경화 촉매를 함유하는 방법.
  12. 제6항 또는 제7항에 있어서, 열경화성 수지의 피복 온도에서의 겔화 시간이 5분 이하인 방법.
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