KR100946937B1 - 생붕괴성 완효성 피복비료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리올레핀계 수지와 생분해성 수지인 폴리라텍에시드를 혼합하여 조성한 수지를 이용하여 비료 표면을 코팅한 것으로, 일정기간 용출되는 완효성을 가지고 일정시간 동안 피복부분이 생붕괴되는 생붕괴성 완효성 피복비료에 관한 것이다.

또한 피복전후에 생분해성 폴리아스파르트산을 함유하여 원예작물 및 벼의 재배시 작물의 생육을 효과적으로 개선하는 친환경 피복비료에 관한 것이다.

생붕괴성, 완효성, 비료, 피복

Description

생붕괴성 완효성 피복비료{Biodegradable Slow-release Coated Fertilizer}

도 1은 본 발명의 실시예에서 사용된 유동층 건조기로 피복장치의 공정도이다.

<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>

1： 흡입구 2： 열교환기

3： 유량조절장치 4： 다공판

5： 유체노즐 6： 항온조

7： 펌프기 8： 코팅챔버

9： 공기 흡입장치 10： 배출구

본 발명은 생붕괴성 완효성 피복비료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리올레핀계 수지와 생분해성 수지인 폴리라텍에시드를 혼합하여 만든 수지를 이용하여 비료 표면을 코팅한 것으로, 일정기간 완효성을 가지며, 일정시간 동안 피복부분이 생붕괴되는 완효성 피복비료에 관한 것이다. 화학비료 및 합성농약으로 대표 되는 집약농업은 식량생산량을 높여 인류가 기아로부터 해방되는데 크게 공헌하였음에도 불구하고, 화학비료 등의 지속적인 과다사용은 경지생태계의 지속성 저하와 토양오염, 지하수오염 등의 환경오염 문제를 유발시키고 있다.

이에 최근 웰빙(well-being)과 지속가능한 소비에 대한 국내외 관심이 증가함과 더불어, 친환경 농산물을 생산할 수 있는 친환경 농업에 대한 관심이 크게 높아지고 있다.

또한, 현재 농촌노동력의 질적, 양적 감소로 인해 생력화 다수확에 대한 관심이 증대되고 있으며, 오랫동안 지속된 다비다수확 농법으로 인한 농산물의 안전성, 환경오염 등의 심각한 문제점들로 인해 화학비료의 사용량 절감 및 비료와 같은 농자재의 이용효율을 높여 환경에 부하를 주지 않는 방향으로 농업의 관심사가 전환되고 있다.

여기에 하나의 대안으로 주목받고 있는 것이 완효성비료로서, 완효성비료의 이용효율은 50~55% 이상으로 일반적인 화학비료의 이용효율(28~33%)보다 2배 가까이 높아 환경오염 방지에 효과적이라는 특성 때문에 작물별/환경별 적정한 용출 특성을 갖는 새로운 완효성비료 개발의 필요성이 더욱 커지고 있다.

완효성비료의 제조기법에는 크게 비료를 난용성 또는 난분해성 물질과 화학반응시켜 용해도가 낮은 물질로 만들어 비료의 용출을 느리게 하는 화학적인 방법과 속효성비료의 표면을 수지와 같은 난용성물질 또는 무기물로 피복하거나 난용성물질을 입상화로 만들어 비료의 용출속도를 조절하는 물리적인 방법이 있다.

하지만 이들 완효성비료는 비료분의 지속성과 이용효율 향상 등의 장점이 있 으나, 제조공정이 복잡하고 고분자 화합물의 토양잔류에 따른 파생적인 문제점 등이 지적되어 왔다. 특히, 피복 완효성비료의 제조공정에서 대부분 물을 용매로 사용함으로 인해 완효성비료의 단위 생산성이 낮고, 폴리머 피복 완효성비료의 경우 대부분 용출 후 피복이 원형 그대로 자연 상태에 존재함에 따라 미관상 좋지 못하며 토양오염을 유발할 소지가 있다는 점 등이 시급히 해결되어야 할 과제로 지적되고 있다.

이에 본 발명자들은 기존의 완효성비료의 코팅물질에 생붕괴성을 갖는 물질의 혼합으로 기존의 완효성비료보다 기능이 개선된 생붕괴성 완효성비료를 완성하기에 이르렀다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 토양에 시비되어 비료 유효성분이 용출된 후, 피복부분이 붕괴되는 생붕괴성 완효성 피복비료를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단위 생산성이 높은 생붕괴성 완효성 피복비료를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 작물의 뿌리 발육을 촉진하는 기능성이 부가된 생붕괴성 완효성 피복비료를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폴리올레핀계 수지에 생분해성 수지인 폴리라텍에시드를 첨가해 비료 표면을 코팅하여 일정기간 완효도를 가지며, 일정시간 경과 후 피복부분이 생붕괴되는 완효성 피복비료에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 비료입자의 외표면에 비료 중량대비 폴리올레핀계 수지 1~7%, 수용성 또는 수불용성 무기물 1~7% 및 폴리라텍에시드 0.1~7%로 혼합 조성된 피막으로 피복된 것을 특징으로 하는 생붕괴성 완효성 피복비료에 관한 것이다.

또한 본 발명의 상기 생붕괴성 완효성 피복비료는 유기용매를 사용하고 음압으로 이루어진 유동층건조기로 코팅하여 생산성이 향상된 것을 특징으로 하는 생붕괴성 완효성 피복비료 제조 방법에 관한 것이다.

그리고 상기 피복비료는 피복 전 비료 또는 피막에 뿌리발육 촉진제로서 폴리아스파르트산이 혼합되거나 피복 후 폴리아스파르트산이 첨가되어 이루어진 것을 특징으로 하는 생붕괴성 완효성 피복비료에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 바람직한 실시예를 통하여 보다 상세히 설명할 것이나, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것으로서 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 오직 특허청구범위에 기재된 바에 의해 한정되어야 할 것이다.

<실시예> 본 발명의 생붕괴성 완료성 피복비료의 제조예

먼저, 올레핀계 수지와 폴리라텍에시드 및 수불용성 무기물과 계면활성제를 고형분 5%의 농도가 되도록 용매인 톨루엔과 함께 혼합한다. 혼합한 피막조성물을 항온밀폐 반응조(6)에 100℃에서 교반기로 용해한다. 1시간 교반과정을 거쳐 피막 조성물을 준비한다.

다음으로 도 1에 도시된 바와 같은 유동층건조기를 사용하여 비료입자에 상기 피막 조성물을 피복하여 피복비료를 제조한다. 최초 공기 흡입장치(9)에 의해 흡입된 공기는 흡입구(1)로 들어오게 되고, 열교환기(2)에 의해 가열된다. 이때 들어오는 공기량은 유량조절장치(3)에 의해 조절된다. 가열된 공기는 다공판(4)을 통과하며 특유의 공기 흐름 패턴을 형성하고 이에 비료입자들이 유동하게 된다. 항온조(6)의 코팅물질은 펌프기(7)를 통해 이동하게 되고, 유체노즐(5)을 통해 코팅물질은 유동하고 있는 비료입자들에게 분사되게 된다. 코팅물질은 항온조에서 유체노즐의 분사 전까지 110℃를 유지하여야 한다. 분사된 코팅물질은 코팅챔버(8)(상부 내경 350㎜, 높이 750㎜, 흡입 내경 150㎜)에서 비료입자 표면에 코팅된다. 이때 코팅온도 조건은 각각 T-1：67℃, T-2：60℃, T-3：45℃이며 흡입된 공기는 증발열에 의해 온도가 내려가며, 배출구(10)로 배출된다. 구체적인 유동층 코팅 조건은 하기와 같다.

열풍량： 40m/초

열풍온도： 70~80℃

비료입자： 2~4㎜

비료 투입량： 2㎏

코팅액 농도： 고형분 5%(중량)

코팅액 공급량： 100g/분

코팅시간： 30분

코팅율： 7~10%

코팅비료의 용출과정과 코팅액 붕괴성을 증명하기 위해 표 1 및 표 2에 표시된 샘플을 시험용으로 준비한다.

[표 1] 올레핀계수지와 수불용성 무기물 및 계면활성제 혼합비율에 따른 용출율

* LDPE： 저밀도폴리에틸렌 (MI(용융지수) = 8, D = 0.916)

EVA： 에틸렌-아세트산 비닐 아세테이트 공중합체 (MI = 2, D = 0.940,

비닐아세테이트 함량 = 18%)

TALC： 활석 (평균사이즈: 5㎛)

계면활성제 A*： 비음이온계 계면활성제 (EO: 7, CP: 55℃)

계면활성제 B*： 비음이온계 계면활성제 (EO: 6, CP: 52℃)

<시험예 1> 본 발명의 생붕괴성 완효성 피복비료의 수중 용출율 측정

실시예에서 제조한 본 발명의 완효성비료 3g씩을 각각 50㎖ 물속에 침전시키고 25℃에서 정치시킨다. 일정시간 경과 후 용출액을 샘플링하여 물속에 용출된 질소성분을 켈달분석기기로 정량분석하여 구한다. 이러한 조작을 반복하여 시간별 용출량을 구할 수 있다.

시험예 1의 전체 실험군 모두 일일 용출율이 5%이하로 고른 코팅이 되었음을 확인할 수 있다. 또한 올레핀계 수지 중 LDPE 단독 코팅의 경우 코팅량에 비례하여 용출일이 증가됨을 확인할 수 있으며, 올레핀계수지인 LDPE함량대비 EVA함량이 증가될수록 용출일이 감소되는 현상을 확인할 수 있었고, 올레핀계수지의 일정비율에서는 무기물인 활석의 함량이 증가됨에 따라 용출일이 감소됨을 확인할 수 있었다. 계면활성제의 특성에 따라 차이는 있지만 계면활성제의 투입비율이 증가함에 따라 용출일이 감소됨도 확인할 수 있었다.

<시험예 2> 본 발명의 생붕괴성 완효성 피복비료의 피복붕괴도 측정

실시예에서 제조한 본 발명의 완효성비료 5g씩을 각각 취하여 한알씩 바늘로 핀홀을 낸 후 내부 요소를 완전히 용출한 후 시험용 재료로 사용한다. 앞에서 만든 시험용 재료를 시험용 포트(가로 15㎝ × 세로 21㎝)에 시비한다. 이때의 토양은 2㎜체를 통과한 토양을 사용하며, 시비조건과 수분조건은 벼 재배와 동일한 조건으로 한다. 이 상태로 항온 온실 25℃에서 일년 경과 후 토양과 코팅비료를 취하고 건조한 후 2㎜체를 통과하지 않은 피복물질에 대한 백분율을 구하여 붕괴도로서 표 2에 나타낸다.

[표 2] 올레핀계수지와 수불용성 무기물, 폴리라텍에시드, 계면활성제 혼합비율에 따른 붕괴도

* LDPE： 저밀도폴리에틸렌 (MI(용융지수) = 8, D = 0.916)

EVA： 에틸렌-아세트산 비닐 아세테이트 공중합체 (MI = 2, D = 0.940,

비닐아세테이트 함량 = 18%)

TALC： 활석 (평균사이즈: 5㎛)

PLA： 폴리라텍에시드 (D = 1.42, 신장력 = 26%)

계면활성제 B： 비음이온계 계면활성제 (EO: 6, CP: 52℃)

실시예와 비교실시예의 용출율의 경우 114일로 동일하였음

시험예 2의 경우 시험예 1과 같은 용출율을 얻을 수 있었으며, 폴리라텍에시드 함량이 높음에 따라 붕괴도가 증가됨을 확인할 수 있었고, 비료무게 함량대비 0.5%이상의 폴리라텍에시드 함량의 경우 생붕괴도가 95%로 증가함을 확인할 수 있었다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 완효성 피복비료는 유기용매를 사용하고 음압으로 이루어진 유동층건조기를 이용하여 제조되어 단위 생산성이 높고, 비료성분의 용출특성이 양호하면서도 일정시간 경과 후 자연계에서 피복부분이 생붕괴되는 특성을 지닌 환경친화적인 생붕괴성 완효성비료인 것으로 평가되었다. 또한 보수성과 양분흡착성이 뛰어난 폴리아스파르트산이 첨가되어 작물의 생육을 개선하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 비료입자의 외표면에 비료 중량대비 저밀도폴리에틸렌(LDPE)과 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(EVA)가 혼합된 폴리올레핀계 수지 1~7%, 활석 1~7% 및 폴리라텍에시드 0.1~7%로 혼합 조성된 피막으로 피복되며, 상기 피막에 뿌리발육 촉진제로서 폴리아스파르트산이 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 생붕괴성 완효성 피복비료.
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