KR101084819B1

KR101084819B1 - 서방형 질소 종피

Info

Publication number: KR101084819B1
Application number: KR1020047014894A
Authority: KR
Inventors: 스테이시 워츠; 커트 가브리엘슨; 제임스 나이트; 폴 백스터; 씨.알. 데이비스
Original assignee: 조지아-퍼시픽 케미칼즈 엘엘씨
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2011-11-21
Also published as: EP1487761B1; EP1487254A4; EP1487761A2; WO2003082004A3; BR0308607B1; JP4456875B2; US6936573B2; EP1487254A2; CA2480173C; MXPA04009282A; KR20040102048A; AU2003224717B2; EP2839734A3; CA2479614A1; AU2003218151A8; EP2839734A2; HK1080446B; AU2003233412B2; CA2479614C; US20030220200A1

Abstract

본 발명은 점착성 결합제로 종자에 부착된 입상 UF 중합체로 된 서방형 질소 코팅물 (도 1)을 갖는, 식물 발달 및 성장에 필요한 질소의 장기간 방출이 향상된 종자에 관한 것이다.

서방형 질소 종피, UF 중합체, 점착성 결합제

Description

서방형 질소 종피 {Slow Release Nitrogen Seed Coat}

본 출원은 2002년 3월 26일자로 출원된 미국 특허 가출원 제60/367,278호 및 2002년 5월 13일자로 출원된 미국 특허 가출원 제60/379,402호를 우선권주장한다.

본 발명은 식물의 발달 및 성장에 필요한 질소의 전달을 향상시키는 종피에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로 서방형 질소원을 코팅물로서 갖는 코팅된 종자, 특히 입상 서방형 질소원, 및 성장 식물에 장기간 동안 질소 영양소를 전달함으로써 식물 발달 및 성장을 향상시키는 코팅된 종자의 용도에 관한 것이다.

수년 간, 파종을 용이하게 하기 위한 균일한 종자 크기의 제공 (미국 특허 제3,905,152호 참조), 발아의 보조, 제초제로 인한 손상 억제, 발아의 지연, 해충의 구제 (미국 특허 제5,849,320호 참조), 마식의 저지 (미국 특허 제4,192,095호 참조), 수 축적 및 흡수의 촉진 및 즉시 시비의 제공 등의 다양한 이유로 종자에 대한 코팅이 행해져 왔다.

어떤 코팅물은 단순히 종자에 입상 고체를 뿌림으로써 적용되며, 예를 들어 종자에 살진균제를 적용하는데 가끔 사용되고 있다. 다른 코팅물은 수용성 또는 수분산성 점착물을 사용하여 적용된다. 비수성 계는 종자를 손상시킬 수 있다는 우려 때문에 수계 점착물이 흔히 사용된다. 수계 점착물은 또한 코팅물이 발아에 미칠 수 있는 임의의 부작용을 최소화하기 위해 사용된다. 그러한 점착물은 대개 상기 언급한 임의의 목적을 위해 종자에 입상 물질을 부착시킨다. 예를 들어, 코팅물에 영양소를 포함시킴으로써 종자의 인접 토양 환경을 식물의 발아 및(또는) 성장이 촉진되도록 바람직하게 변화시킬 수 있다.

종자 코팅에 점착성 결합제, 예컨대 중합체 물질을 사용할 경우의 한 이점은 코팅 물질의 손실이 일반적으로 최소화되고 표면 분진이 최소로 유지된다는 점이다.

문헌 [Porter, F.E., Chemtech, May 1978:284-287]은 2-부분 폴리우레탄 중합체 (폴리우레아 니스/아세톤 용매)를 사용하여 콩류 (자주개자리) 종자를 석회로 코팅하는 것을 기재하였다 (미국 특허 제3,808,740호를 또한 참조할 것).

문헌 [Ros, C. et al., Seed Sci. ＆ Technolo., 28:391-401]은 메틸 셀룰로오스 아교를 사용하여 벼를 인 비료로 코팅하려는 시도를 기재하였다.

미국 특허 제4,251,952호는 당(sugar) 및 분산된 예비형성 수불용성 중합체의 수성 혼합물로부터 물을 제거함으로써, 즉 건조시킴으로써 간단히 경화시킨 종피를 기재하였다. 그러한 예비형성된 중합체 물질 중 특히 적합한 것은 비닐 아세테이트 중합체, 특히 가수분해되어 폴리비닐 알콜을 형성하는 비닐 아세테이트 중합체이다. 그러한 중합체는 다수의 시판되는 백색 아교 조성물로 대표된다. 이 특허는 또한 코팅 후 경화(건조) 전에 농업적으로 허용되는 입상 물질을 종자와 간단히 혼합하여 입상 물질을 코팅물에 부착시키는 것을 기재하였다.

슈몰카 (Schmolka) 등에게 허여된 미국 특허 제4,735,015호는 필름-형성 폴리옥시에틸렌-폴리옥시부틸렌 블록 공중합체로 된 보호 코팅물 (0.5 내지 3.0 mm 두께) 중에 종자를 봉하는 것을 기재하였다. 코팅물은 공중합체의 용융물을 종자상에 퇴적시키거나, 또는 공중합체를 용매에 용해시키거나, 또는 공중합체를 다른 액체 중에 분산시키고 종자상에 분무함으로써 적용할 수 있다. 이 특허는 불활성 충전제, 몰디사이드(moldicide), 살진균제 및 다양한 영양소, 예컨대 질소, 칼륨 및 인 및 그의 염과 같은 다른 물질들도 종자상에 코팅될 수 있다고 제시하였다. 그러한 물질들은 공중합체를 적용하기 전이나 후에 적용하거나, 또는 공중합체와 함께 적용할 수 있다. 이 특허는 별법의 종자 코팅법을 기재하였다. 실시예 12는 종자상에 공중합체로 된 제1 코팅물을 제공한 후 수현탁액으로부터 5-10-5 N-P-K 비료로 된 제2 코팅물을 제공하는 것을 구체적으로 기재하였다.

질소 비료는 흔히 제제화된 (N-P-K) 고체, 과립 또는 분말로서 적용되거나, 또는 때때로 시비할 면적에 액체로서 적용된다. 고체 형태는 일반적으로 속방형이나, 다양한 코팅물에 의해 서방형으로 만들 수 있다. 별법으로, 효소 억제제를 사용하여 질소 이용률을 감소시킬 수도 있다. 액체 형태는 신속하게 작용하는 질소 형태 및 서방형 질소 형태 둘다를 포함할 수 있다. 그러한 질소 시비의 단점 중 일부 알려진 것으로는 강 및 시내로의 유출, 암모니아 방출 및 질산염의 침출이 있다.

그러나, 종래의 종피, 예컨대 미국 특허 제4,735,015호는 종피에서 속방형 질소의 사용만을 기재하였다. 불행히도, 그러한 코팅물에서는 단지 매우 소량의 질소만이 종자의 연소 및 식물의 발아 없이 사용될 수 있다. 종래 기술은 식물 발달 및 성장을 향상시키고 유출 및 암모니아 방출 문제를 최소화시키는 수단으로써 종피를 사용하여 서방형 질소원을 도입하는 방법을 기재하지 않았다. 본 발명은 입상 서방형 질소 비료를 종피로서 공급하는 것을 제안한다.

도 1은 본 발명의 UF 중합체 분말 및 몇몇 시판되는 질소 비료원에 대해 6 개월 기간에 걸친 라이시미터 (lysimeter) 결과 (질소 방출 속도)를 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 2는 본 발명에 따른 서방형 질소 입자를 함유하는 부착성 코팅물을 갖는 톨 페스큐 (tall fescue) 종자의 현미경사진이다.

상기 언급한 바와 같이, 본 발명은 식물 발달 및 성장에 필요한 질소의 전달을 향상시키는 코팅된 종자에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로 서방형 질소 입자로 된 코팅물을 갖는 코팅된 종자 및 식물 발달 및 성장을 향상시키는 코팅된 종자의 용도에 관한 것이다. 서방형 질소 입자는 대개 토양 수분에 의해 쉽게 분해되어 종자 발아 및 식물 발달을 심각하게 저해하지 않는 점착성 결합제 제제로 종자의 표면에 부착된다.

본 발명의 주요 성분은 서방형 질소, 우레아-포름알데히드 (UF) 중합체 입자이다. 서방형 질소원을 사용함으로써, 종래 기술에서 가능했던 통상의 속방형 질소 비료를 사용할 때 가능했던 것의 20 배의 양의 질소 비료를 종피를 통해 종자의 손상 또는 식물의 조기 발달없이 공급할 수 있다.

본 발명에 사용되는 서방형 질소 UF 중합체 입자는 수성 환경에서 우레아와 포름알데히드를 약 1:1의 우레아:포름알데히드 몰비로 반응시켜 제조한다. 당업계의 숙련자라면 알 수 있는 바와 같이 암모니아는 형성된 UF 중합체의 약 25 중량％ 이하, 일반적으로 약 10 중량％ 미만의 양인 임의적인 반응물일 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시양태에서는 암모니아를 전혀 사용하지 않는다.

본 발명의 UF 중합체 입자를 제조하기 위해, 우레아와 포름알데히드를 약 1:1의 몰비로 혼합하여 반응시키며, UF 몰비는 예를 들어 넓게는 0.7:1≤U:F≤1.25:1이고, 보다 바람직하게는 0.83:1≤U:F≤1.1:1의 범위이다. "약 1:1의 몰비"라는 표현은 상기 몰비 범위를 포함한다. 특히 양호한 결과는 0.95:1 내지 1.05:1의 U:F 몰비에서 얻어졌다.

UF 중합체를 제조하는 초기 단계에서, 우레아와 포름알데히드간의 반응은 메틸올 우레아를 생성하는 방식으로 수행된다. 이 방법은 당업계의 숙련자들에게 잘 알려져 있고, 그러한 공지된 방법들 중 임의의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 우레아와 포름알데히드간의 반응은 수성 혼합물을 초기에 약알칼리성 pH로 유지함으로써 촉진할 수 있으며, 메틸올 우레아의 형성을 촉진하기 위한 pH 범위는 약 7 내지 9가 적합하고 약 7.5 내지 8.5가 보다 일반적이다. 우레아 고유의 알칼리성 수준이 주어지면, 산 또는 염기를 사용하여 임의의 필요한 pH 조정을 행할 수 있다. 메틸올 우레아의 초기 형성은 일반적으로 넓게는 70℉ 내지 175℉ (약 20℃ 내지 약 80℃) 범위의 반응 온도에서 수행될 수 있으며, 90℉ 내지 160℉ (약 30℃ 내지 약 70℃) 범위의 반응 온도가 보다 일반적으로 사용된다. pH는 통상적으로 이용가능한 산 및 염기, 예컨대 수산화나트륨 (가성소다) 및 황산을 사용하여 조정할 수 있다. 반응은 또한 트리에탄올아민, 중탄산나트륨 또는 중탄산칼륨, 탄산나트륨 또는 탄산칼륨과 같은 알칼리성 화합물, 또는 다른 알칼리성 금속 수산화물, 예컨대 수산화칼륨 및 수산화리튬을 사용하여 유지 (완충)하거나 조정할 수 있다. 별법으로 (일반적으로 바람직하지 않음), 메틸올화는 당업계의 숙련자들이라면 알 수 있는 바와 같이 산성 pH, 예컨대 5.0 내지 6.0의 pH 범위에서도 실시될 수 있으며, 본 발명은 초기 메틸올화가 수행되는 방법을 제한하지 않는다.

초기 메틸올 우레아의 형성 후, 중합체가 수성 환경에서 불용성이 될 때까지 초기 UF 중합체를 축합시킨다. 이 결과는 바람직하게는 메틸올 우레아를 pH 6 미만, 바람직하게는 약 5 미만, 일반적으로 약 4 미만으로 그러나 약 1보다는 높게 신속하게 산성화시킴으로써 달성된다. 2.5 내지 4.0의 pH 범위가 적합한 것으로 입증되었다. pH를 낮추는 임의의 유기 또는 무기 산을 사용할 수 있다. 강산, 예컨대 무기산 및 강한 카르복실산과 같은 유기 산이 특히 적합하다. 따라서, 적합한 산에는 포름산, 아세트산, 질산, 인산, 황산 및 염산이 포함된다. 그러나, 본 발명의 가장 넓은 면에서, 본 발명은 메틸올 우레아의 추가 중합 및 최종 불용화가 수행되고 달성되는 방법을 제한하지 않는다.

유용한 범위의 UF 중합체 입자 크기를 얻기 위해, 산성화 단계 동안 메틸올 우레아의 수성 혼합물을 분산제의 존재하에 혼합하는 것이 바람직하나, 임의의 분산제 없이도 반응 동안 충분히 높은 수준의 교반을 유지함으로써 유사한 결과를 얻 을 수 있다. 이어서, 예를 들어 산성화 후에 일어나는 중합으로부터 형성된 UF 중합체 입자의 결과 분산액을 직접 (가능하게는 약간의 농밀화 또는 농도 증대 후에), 즉, 분산액으로서 종자를 코팅하는데에 사용할 수도 있고, 또는 별법으로 (바람직하게는) 분산액으로부터 회수 또는 단리하여 UF 중합체 분말을 생성한 후에 그것을 코팅물의 제제화에 사용할 수도 있다. 어떠한 경우든지, 이와 같이 형성된 UF 입자는 약 36％의 질소를 갖는다.

특히, 바람직한 실시양태에서, 대부분의 질소는 UF 중합체 입자 중에 화학적으로 결합되으로 미생물, 주로 박테리아가 중합체를 성장 식물에 의해 이용될 수 있는 형태로 효소적으로 분해하기까지는 작물학적으로 이용불가능하다. UF 중합체를 "서방형 " 또는 "장기간 방출형"이라고 하는 이유는 이러한 특성 때문이다. 전형적으로 입자의 5 중량％ 정도의 소량의 질소 (예를 들어, 주로 미반응 우레아)는 빠르게 또는 즉시 방출될 수 있으므로 종자/식물에 의해 즉시 이용될 수 있다. 그러나, UF 중합체는 단지 약 5％의 속방형 질소만을 가지므로, 본 발명의 바람직한 코팅 종자를 사용한 과다 시비 가능성은 최소화된다. 그러나, 요망될 경우, 보다 빠른 초기 발달 또는 녹화 효과를 위해 이용가능한 질소를 보다 즉각적으로 전달하기 위한 수단으로서, 반응 조건 (반응물의 몰비 포함) 및(또는) 반응의 정도를 조정하여 보다 많은 양의 유리 우레아가 UF 입자 중에 존재하게 할 수도 있다. 그러한 조정은 당업계의 숙련자가 본원을 참조하여 쉽게 수행할 수 있을 것이다.

숙련된 당업자라면 본 발명의 UF 중합체의 제조에 사용되는 포름알데히드 및 우레아 반응물이 많은 형태로 시판되고 있음을 알 것이다. 이들 물질의 임의의 형 태는, 나머지 반응물과 반응할 수 있고 요망되는 반응 및 반응 생성물에 해로운 외래 잔기를 도입하지 않는 한, 본 발명의 서방형 질소, 우레아-포름알데히드 중합체 입자의 제조에 사용될 수 있다.

포름알데히드는 많은 형태로 이용가능하다. 파라폼 (고체, 중합된 포름알데히드) 및 포르말린 용액 (포름알데히드의 농도가 37％, 44％ 또는 55％인, 때로는 메탄올과 혼합된 포름알데히드의 수용액)이 포름알데히드원으로서 흔히 사용된다. 포름알데히드는 또한 기체로서도 이용가능하다. 이들 각각의 포름알데히드원은 본 발명의 UF 중합체의 제조에 사용하기에 적합하다. 일반적으로, 사용의 용이성 면에서 포르말린 용액이 포름알데히드원으로서 바람직하다. 또한, 포름알데히드의 일부를 우레아와 반응할 수 있는 다른 알데히드, 예컨대 아세트알데히드 및(또는) 프로필알데히드로 대체할 수도 있다. 구체적으로 열거하지 않은 다른 알데히드와 마찬가지로, 글리옥살을 포름알데히드 대신 사용할 수도 있다.

우레아는 많은 형태로 이용가능하다. 고체 우레아, 예컨대 프릴 (prill), 및 우레아 용액, 전형적으로 수용액이 시판된다. 또한, 우레아는 종종 포름알데히드와 함께 화학적으로 배합된 우레아-포름알데히드 농축물의 형태, 예컨대 UFC 85, 또는 우레아 약 25 중량％, 포름알데히드 약 60 중량％ 및 물 약 15 중량％를 함유하는 시판 용액 (STA-FORM 60 (등록상표))으로서 시판된다. 이들 각각의 우레아원을 본 발명의 UF 중합체의 제조에 사용할 수 있다.

본 발명의 UF 중합체 입자를 생성하는 우레아-포름알데히드 축합 반응은 수성 환경에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 언급한 바와 같이, 반응은 성장하는 우레아-포름알데히드 중합체가 수성 반응 매질에 불용성이 될 때까지 수행한다. 분산제를 물에 포함시킴으로써 반응에 의해 작은 중합체 입자가 생성되도록 촉진하는 것이 바람직하다. 한 적합한 분산제는 다우 케미칼 캄파니 (Dow Chemical Company)의 자사인 햄프셔 케미칼스 (Hampshire Chemicals)로부터 시판되는 DAXAD 분산제 계열이다. 이들 분산제의 한 부류는 축합된 나프탈렌 술포네이트이다. 이 계열의 제품 중 고분자량 및 저분자량 종 둘다, 예컨대 DAXDAD 19가 적합한 것으로 나타났다. 폴리아크릴레이트와 같이 음이온성으로 분류될 수 있는 것들 (햄프셔 케미칼스의 DAXAD 제품, 예컨대 DAXAD 30으로도 이용가능함)을 포함한 다양한 다른 분산제 또는 계면활성제를 또한 사용할 수 있다. 비이온성 및 양이온성 분산제 화합물도 사용할 수 있다. 적합한 다른 물질은 일상적 실험을 이용하여 식별할 수 있다. 특정 분산제/계면활성제의 특성은 중요하지 않다. 또다른 예는 리그노술포네이트 염 또는 리그닌이다. 또한, 작은 중합체 입자의 형성을 촉진하기 위해 UF 축합 반응 동안 반응 매질이 충분하게 교반되는 한 (고전단), 분산제를 전혀 사용하지 않을 수도 있다.

불용화 반응시에 메틸올 우레아 수용액에 포함되는 분산제의 양은 당업계의 숙련자가 쉽게 결정할 수 있다. 그 양은 사용을 위해 선택된 특정 분산제 및 수성 반응 매질 중 메틸올 우레아의 농도에 어느 정도 의존한다. 일반적으로, 우레아 및 포름알데히드 반응물 및 물 비히클은 최종적으로 고체 농도가 약 20 중량％ 내지 약 60 중량％인 UF 중합체 입자 분산액을 제공하는 메틸올 우레아 농도를 생성하는 양으로 제공한다. 보다 일반적으로, 상기 물질들은 UF 중합체 분산액의 고체 농도가 약 30 중량％ 내지 55 중량％이도록 제공된다. 바람직하게는, UF 중합체 입자의 분산액은 약 50 중량％의 고체 농도로 제조된다. 이러한 조건하에서, 분산제는 약 0.1 내지 5 중량％, 일반적으로는 약 0.5 중량％ 내지 약 2 중량％의 농도로 공급하는 것이 일반적이다.

UF 중합체 입상 물질의 입자 크기는 상당히 폭넓게 변할 수 있으나, 일반적으로 종자 그 자체보다 작으며 통상 종자보다 실질적으로 더 작다. 작은 UF 입자의 생성은 당업자가 상기 입자를 필요하고 요망되는 정도로 종자에 부착시키는 것을 돕는다. 대부분의 UF 입자는 100 메쉬 (U.S. 또는 타일러 (Tyler)) 스크린을 통과할 정도로 충분히 작아야 하고, 일반적으로 과반수 이상의 부분이 200 메쉬 스크린을 통과해야 한다. 따라서, 대부분의 UF 중합체 입자는 약 150 마이크론보다 더 작고, 그들 중 다수는 약 75 마이크론보다 더 작을 것이다. 본 발명의 실시를 위한 UF 중합체 입자 크기의 하한은 실질적으로 없으나, 실제적으로는 대부분의 입자는 1 마이크론보다 더 클 것이다. 상기 언급된 절차 및 물질을 이용하여 제조된 대부분의 입자의 대부분은 10 내지 80 마이크론 범위의 입자 크기를 가지며, 수평균 입자 크기는 약 25 내지 35 마이크론이다. 약 30 마이크론의 수평균 입자 크기가 매우 통상적이다.

본 발명의 넓은 실시에 있어서, UF 중합체 입자의 수분산액을 종자 코팅에 직접 사용할 수도 있고, 또는 고체 UF 입자를 분산액으로부터 단리하여 종자에 부착시킬 수도 있다. 일부 경우에는 분산액을 직접 사용하는 것이 보다 용이하고 보다 비용 효율적일 수 있다. 그러나, 입자를 단리하는 것이 요망될 경우 (일부 경 우에 바람직할 수 있음), UF 중합체 입자를 UF 중합체 수분산액으로부터 단리하기 위한 임의의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 분산액 중 UF 중합체 입자는 여과 및 오븐 건조, 또는 박막 증발로 단리할 수 있다. 상기 후자의 기법을 사용하는 경우, 회수되는 고체의 입자 크기를 예를 들어 분쇄에 의해 감소시켜 특정 종자 코팅에 요망되는 입자 크기 또는 크기 분포를 얻는 것이 필요할 수 있다.

상기한 바와 같이 우레아와 포름알데히드의 중합에 의해 형성된 UF 분산액으로부터 UF 중합체 입자를 단리 또는 회수하는데 흔히 바람직한 다른 방법은 스프레이 건조이다. 본원에 사용된 "스프레이 건조기" 및 "스프레이 건조"는 UF 분산액 또는 슬러리를 제어된 온도 조건 및 특정 기체/액체 접촉 조건하에서 기체 스트림 (종종 가열된 공기 스트림)으로 분무 (atomize)하여 (미분된 액적 형태), 분무된 액적으로부터 물을 증발시키고 건조된 입상 고체 생성물을 생성하는, 기술적으로 정교한 방법을 가리킨다. 본원에 사용된 스프레이 건조는 전형적으로 가압 노즐 (노즐 분무) 또는 고속으로 운전되는 원심력 분무기 (예컨대, 회전 디스크)를 이용하여 실시한다. 액적의 고속 발생에도 불구하고, 스프레이 건조기는 적당한 운전 절차하에 액적이 스프레이 건조기 벽에 접촉하지 않도록 설계된다. 이 효과는 분무기 속도, 공기 유동, 스프레이 건조기의 높이 및 직경의 치수, 및 기체, 예컨대 챔버내 공기의 사이클론 유동을 생성하기 위한 유입 및 배출 수단의 정밀한 균형에 의해 달성된다. 또한 펄스 분무기 (pulse atomizer)를 사용하여 물의 증발을 용이하게 하는데 필요한 작은 액적을 생성할 수도 있다. 일부 경우, 유동 촉진제, 예컨대 알루미노실리케이트 재료를 스프레이 건조기에서 가공되는 수분산액중에 포함 시켜 스프레이 건조된 UF 분말의 이후 취급 및 운반을 간단히 용이하게 하는 것이 바람직할 수 있다 (예컨대, 클럼핑의 방지).

본 발명의 넓은 실시에 있어서, 서방형 질소 입자 그 자체의 수분산액, 또는 보다 바람직하게는 수분산액으로부터 회수된 단리된 분말화 UF 중합체 서방형 질소를 적합한 점착성 결합제를 사용하여 종자상에 코팅 및 결합시킨다.

본 발명의 넓은 실시에 있어서, 점착성 결합제의 특징은 별로 중요하지 않다. 임의의 비독성, 생체적합성 점착성 결합제가 적합하다. 대개의 경우, 종래 기술에서 종자 코팅과 관련하여 통상적으로 사용되는 임의의 폭넓게 다양한 점착성 물질이 본 발명과 관련된 용도에 또한 적합하므로 본 발명은 임의의 특정 점착성 결합제로 제한되지 않는다. 점착성 결합제의 한 가지 중요한 특성은 (이하 다양한 코팅 기법과 관련하여 보다 상세히 기재함) 점착물이 종자 그 자체의 생존능력을 손상시키거나 또는 감소시키는 온도 미만에서 경화된다는 것이다.

일반적으로, 질기고 강한 코팅물을 제공하는 점착물을 사용하여 UF 중합체 입상 고체가 적하, 저장 및 취급 동안 종자의 표면으로부터 쉽게 마식되지 않도록 하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 일반적으로 코팅물은 또한 파종 후 쉽게 분해되고 종자의 발아를 저해하지 않도록 충분한 수용성을 가져야 한다 (고의적으로 발아의 지연을 지향하는 경우가 아닐 때).

이러한 특성을 기초로 하여, 다양한 분야에서 점착성 결합제로서 잠재적으로 사용할 수 있는 점착물 부류는 매우 광범위하며, 동물 가죽 아교, 셀룰로오스, 예를 들면 에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 히드록시메틸 셀룰로오스, 히드록시프 로필 셀룰로오스, 히드록시메틸 프로필 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 폴리비닐 알콜 및 폴리비닐 알콜 공중합체, 덱스트린, 말토-덱스트린, 알기네이트, 당, 당밀, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리비닐 아세테이트 및 폴리비닐 아세테이트 공중합체, 다당류, 지방, 오일, 단백질, 아라비아 검, 셸락, 비닐리덴 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드 공중합체, 리그노술포네이트, 전분, 아크릴레이트 중합체 및 공중합체, 예를 들면 폴리비닐 아크릴레이트, 제인, 젤라틴, 키토산, 폴리에틸렌 옥사이드 중합체, 아크릴아미드 중합체 및 공중합체, 폴리히드록시에틸 아크릴레이트, 메틸아크릴아미드 중합체, 폴리클로로프렌, 폴리(메틸 비닐 에테르)-말레산 무수물 공중합체, 비닐피롤리돈/스티렌 공중합체, 비닐 아세테이트/부틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌/아크릴산 에스테르 공중합체, 비닐 아세테이트/에틸렌 공중합체 및 폴리우레탄 중합체를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 미국 특허 제4,753,035호에 기재되어 있는 것과 같은 가교성 실리콘 물질을 또한 사용할 수 있다. 당업계의 숙련자에게 명백하듯이, 실리카 겔 및 점토와 같은 천연 무기 물질을 비롯한 또다른 물질이 또한 일부 적용에서 적합할 수 있다.

바람직한 점착성 결합제는 라텍스 물질이다. 라텍스는 다소 안정한 수 중 중합체의 에멀젼, 예컨대 수성 에멀젼 또는 현탁액을 가리키는 일반적인 용어이다. 이 용어는 부타디엔 및 스티렌 공중합체 (탄성체), 스티렌-부타디엔 공중합체 (수지상), 부타디엔과 스티렌 및 아크릴로니트릴, 클로로프렌 공중합체, 메타크릴레이트 및 아크릴레이트 중합체 및 공중합체, 예컨대 아크릴레이트 에스테르 공중합체, 비닐 아세테이트 공중합체, 비닐 및 비닐리덴 클로라이드 공중합체, 에틸렌 공중합 체, 플루오르화 공중합체, 아크릴아미드 중합체 및 공중합체, 스티렌-아크롤레인 공중합체 및 피롤 중합체 및 피롤 공중합체와 같은 물질을 포함한다. 이들 중합체 물질은 카르복시기와 같은 활성 기를 갖도록 개질될 수 있다. 아크릴 에멀젼, 예컨대 파라켐 (Parachem)으로부터 시판되는 타이탄 (Titan) 계열 물질, 특히 타이탄 T-6330 및 폴리아크릴아미드 에멀젼이 특히 바람직한 종피를 제공하는 것으로 나타났다.

상기 언급한 바와 같이, 일반적으로 점착성 결합제는 항상 그런 것은 아니지만 일반적으로 종자의 발아를 저해하지 않도록 선택된다. 많은 바람직한 점착물은 토양 수분에 의해 쉽게 용해되고 코팅되지 않은 종자의 발아와 일치하는 기간에 식물의 작은뿌리 및 떡잎의 출현을 허용할 정도로 충분히 친수성이다.

점착성 결합제를 선택할 때 고려해야 할 일부 인자는 그의 점도, 그의 경화 속도 또는 건조 속도, 점착물의 경화에 필요한 온도 및 경화 또는 건조 후 그의 최종 수분 함량이다. 이들 인자 중 일부, 예컨대 경화 시간 및 수분 함량은 또한 UF 입자 외에 최종 코팅물에 사용되는 입상 물질의 종류 및 양과 같은 다른 인자에 영향을 받는다. 일반적으로, 비교적 빠르게 경화되는 점착성 결합제가 바람직하다. 그러나, 일부 경우, 더 느리게 경화되는 결합제가 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 빠르게 경화되지 않는 결합제는 결합제를 종자에 이미 적용한 후에 코팅물에 입자를 부착시키려는 경우에 바람직할 수 있다. 너무 빠르게 경화되는 결합제는 표면 점착성에 의존하는 코팅 방법이 요망되는 경우에 입자, 예컨대 UF 중합체 분말 재료를 코팅물에 첨가 및(또는) 부착시키기 위한 비경화된 점착성 상태의 기간 을 불충분하게 할 수 있다. 따라서, 일부 경우 점착성 결합제 조성물이 종자에 적용된 후 최소한의 기간 동안 점착성 상태를 유지하도록 점착성 결합제가 최소한의 수함량을 갖는 것이 바람직할 수 있다.

고점도 접착성 제제는 또한 특정 종자, 예컨대 잔디 종자에서 점착물이 다공질 종자 표면으로 불필요하고 과도하게 침투하는 것을 막기 위해 바람직할 수 있다. 코팅 조성물과 다수의 종자의 응집체를 형성하여 코팅된 종자가 개별 종자보다 상당히 큰 입자 크기를 갖도록 하는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 점착성 결합제의 바람직한 고체 및 수 함량은 일반적으로 점도 및 다른 특성에 영향을 미치는 그 자체의 고유의 개별적인 물성을 갖는 점착성 결합제 물질을 비롯한 다양한 인자의 균형의 문제이다. 어떤 경우이든, 각각의 상황을 위한 바람직한 수준은 간단한 일상적 실험을 통해 쉽게 결정할 수 있다.

종자에 적용되는 점착성 결합제의 양은 그의 종류 및 고체 함량, 코팅할 종자의 종류, 요망되는 코팅물의 두께 및 다수 종자의 응집체 형성의 필요성 (또는 그의 부재)과 같은 다수의 공지된 매개변수에 의해 결정되며, 따라서 점착물의 양은 폭넓게 변할 수 있다. 당업계의 숙련자라면 알 수 있듯이, 정확한 양은 또한 코팅되는 종자의 크기에 따라서 변할 것이다. 흔히, 실질적으로 이용가능한 종자 표면의 전부를 완전히 코팅하는 양의 점착성 결합제가 사용될 것이다. 일부 경우에는 과량의 점착물을 피해야 하는데, 이는 과량의 점착물이 코팅된 종자의 제조 동안, 예컨대 서방형 질소 UF 중합체 입상 물질의 첨가 후에 원치 않은 응집에 기여할 수 있기 때문이다. 보다 많은 양의 UF 중합체 입상 물질, 또는 다른 입상 물 질이 코팅물에 첨가되어야 할 경우 또는 특정 수준의 응집이 요망될 경우에는 보다 많은 양의 점착물이 필요할 수 있다.

일반적으로, 대부분의 적용을 위한 임의의 코팅 제제 중 점착물의 양은 종자 100 중량부 당 0.01 내지 100 부, 보다 흔하게는 0.1 내지 100 부의 건조 점착성 결합제 고체, 예컨대, 종자 100 중량부 당 0.5 내지 10 부의 건조 점착성 결합제 고체, 보다 일반적으로는 종자 100 중량부 당 약 0.5 내지 50 부의 건조 점착성 결합제 고체, 예컨대 종자 100 중량부 당 약 1.0 내지 7.0 부의 건조 점착물 고체의 범위이다.

사용될 경우 일반적으로 약 25 내지 50 중량％ 에멀젼으로서 공급되는 수성 점착성 결합제 (라텍스)의 양은 대부분의 적용에서 종자 100 중량부 당 수성 점착물 0.1 ㎖ 내지 100 ㎖, 예컨대 종자 100 중량부 당 수성 점착물 1 ㎖ 내지 40 ㎖, 보다 일반적으로는 종자 100 중량부 당 수성 점착물 1 ㎖ 내지 50 ㎖, 예컨대 종자 100 중량부 당 수성 점착물 2 내지 25 ㎖의 범위이다.

일반적으로, 건조 고체 기준으로, 점착성 결합제는 종피의 약 0.1 내지 100 중량％, 예컨대 1 내지 10 중량％, 가장 흔하게는 약 1 내지 50 중량％, 예컨대 3 내지 7 중량％를 차지하며, 그 나머지는 일반적으로 고체 입자, 특히 본 발명의 UF 중합체 입자일 것이다.

서방형 질소 UF 중합체 고체 입자 외에, 농업적으로 허용되는 입상 물질을 비롯한 다른 다양한 첨가제가 또한 종피의 점착성 결합제 성분에 의해 종자에 결합될 수도 있다. 고도의 수용성을 나타내는 일부 물질은 예를 들어 스프레이 건조 전에 UF 중합체 분산액과 혼합되거나 또는 코팅물의 일부로서 도입되기 전에 수성 점착성 결합제와 혼합될 수 있으나, 대부분의 경우 그러한 보조제는 코팅 제제 중에 도입되거나 UF 중합체 입자 자체와 상당히 유사하게 코팅 공정 동안에 도입될 것이다.

본질적으로, 그러한 물질은 종자에 대해 독성이 없거나 종자가 파종될 토양 환경에 유해하지 않은, 비료 적용에 흔히 사용되는 임의의 미분된 물질일 수 있다. 그러한 입자는 중량을 증가시키고(거나) 종자의 환경에서 산성 토양의 pH를 상승시키기 위한 다양한 형태의 탄산칼슘 (농업용 석회); 금속 함유 화합물 및 무기물, 예컨대 석고, 금속 실리케이트, 및 철, 아연 및 망간과 같은 다양한 미량영양소 금속의 킬레이트; 활석; 황 원소; 토양 중의 잠재적으로 유해한 화학물질에 대해 종자를 보호하는 "완화제(safener)"로서 작용할 수 있는 활성탄; 원치 않는 곤충, 잡초 및 질병을 퇴치하거나 방지하기 위한 살충제, 제초제 및 살진균제, 초흡수성 중합체, 흡상제 (wicking agent), 습윤제, 성장을 가속화시키기 위한 식물 자극제, 무기 (N-P-K) 형 비료, 인원, 칼륨원 및 유기 비료, 예컨대 보다 신속한 초기 녹화 효과를 위해 보다 즉각적으로 이용가능한 질소를 전달하기 위한 우레아를 포함할 수 있다. 이들 상이한 입상 물질의 혼합물도 또한 사용될 수 있음이 자명하고, 상이한 입자 층에 사용된 동일하거나 상이한 입상 물질로 된 다수의 코팅물을 동일한 종자에 제공할 수도 있다.

가장 중요한 다량영양소는 질소, 인, 칼륨 및 칼슘이지만, 많은 경우 다른 영양소가 또한 조성물 중에 존재하는 것이 좋을 수도 있다. 보다 중요한 미량영양 소는 아연, 철 및 망간이지만, 다량영양소에서와 마찬가지로 다른 영양소가 또한 존재하는 것이 좋을 수 있다. 인은 유리 인산으로서, 또는 무기 또는 유기 인-함유 산의 치환된 염으로서 편리하게 첨가될 수 있다. 칼륨은 수산화칼륨으로서, 또는 칼륨 함유 염으로서 편리하게 첨가된다. 이와 관련하여, 식물의 성장 및 발달을 향상시키기 위한 영양소 및 다른 식물 성장 보조제의 광범위한 목록이 제공된 미국 특허 제5,797,976호의 개시내용의 전문이 본원에 참고로 포함된다.

코팅된 종자 표면에 첨가 및 부착되는, 특히 본 발명의 UF 중합체 입자를 비롯한 입상 물질의 양은 상당히 폭넓게 변할 수 있으나, 일반적으로 코팅되는 특정 종자 및 본 발명의 본질적인 UF 중합체 입자 외의 다른 입자 및 고체의 임의적인 존재에 따라 달라질 것이다. 종자 표면상의 코팅물에 사용되는 점착성 결합제의 양이 또한 종자에 효과적으로 첨가 및 부착될 수 있는 입상 UF 중합체 (또는 다른 입상 물질)의 양에 영향을 미칠 수 있는 인자이다.

중량 양에 있어서, 일반적인 범위는, 종자 표면에 부착된 코팅물을 형성하기 위해, 종자 100 중량부 당 UF 중합체 입자 (임의로는 다른 입상 첨가제 포함) 0.1 내지 1000 중량부, 또는 0.5 내지 1000 중량부, 예컨대 종자 100 중량부 당 UF 중합체 입자 1 내지 300 중량부이다. 보다 일반적으로는, 종자 100 중량부 당 UF 중합체 입자 0.1 내지 300 중량부, 또는 1 내지 250 중량부, 예컨대 종자 100 중량부 당 UF 중합체 입자 10 내지 200 중량부의 양으로 사용될 것이다.

입상 UF 중합체 물질의 양은 종자에 대한 액체 점착성 코팅물의 전체 부착 용적을 채울 정도로 충분한 수준이어야만 하는 것은 아니며, 일부 경우 약 3 내지 10 부 미만의 소량의 입상 UF 중합체 물질이 사용될 수 있다.

이어서, 입상 서방형 질소 고체 및 임의의 부가적인 보조제를 점착성 결합제 코팅 성분을 이용하여 종자에 부착시킨다.

배치식 및 연속식으로 실시되는 다양한 절차가 종자상에 서방형 질소 UF 중합체 입상 고체의 코팅물을 제공하는데 사용될 수 있다. 종자는 단일 단계, 또는 다단계 공정으로 코팅될 수 있다. 본 발명은 임의의 특정 기법으로 제한되지 않는다. 종자 및 코팅 성분은 임의의 다양한 시판되는 종자 코팅 장비, 예컨대 독일 엘름스호른 소재 SATEC에서 시판되는 장비에서 혼합할 수 있다. 별법으로, 예를 들어 벡터 코포레이션 (Vector Corporation)의 자사인 코팅 머시너리 시스템스 (Coating Machinery Systems (CMS))로 양도된 미국 특허 제5,494,709호 및 미국 특허 제5,443,637호에 기재된 연속식 코팅 기계를 참조하라.

한 접근법으로, 제1 단계에서 점착성 결합제를 분무하여 종자에 적용하고, 이어서 제2 단계에서 서방형 질소 UF 중합체 입상 고체를 임의의 다른 입상 첨가제와 함께 뿌림으로써 적용하고 점착성 결합제에 의해 종자에 부착시킨다. 각 단계는 수평으로 이동하는 컨베이어상의 얕은 종자 유동 층(bed)으로 구성될 수 있다. 점착성 코팅물의 건조 또는 경화 속도는 코팅 공정 동안 종자의 과도한 응집을 피하면서 고체 질소 UF 중합체 입자가 종자에 적당히 부착되도록 조절한다.

다른 적합한 종자 코팅 절차는 미국 특허 제2,648,609호 및 미국 특허 제3,911,183호에 예시되어 있으며, 이 방법에서는 공기 스트림을 한정된 공간에서 종자를 연속적으로 부유(유동)시키기에 충분한 힘으로 종자를 통해 위로 이동시킨다. 분무된 안개 (mist) 형태의 코팅 유체 (점착성 결합제, 또는 점착성 결합제와 UF 중합체 분산액의 혼합물)를 기체, 예컨대 공기 스트림으로 도입한 후 종자와 접촉시킨다. 공기 스트림을 가열함으로써, 종자에 적용되는 점착성 코팅물을 신속하게 건조시킬 수 있다. 이와 관련하여, 송풍기를 이용하여 가열된 공기를 종자에 통과시켜 종자의 유동 층을 약 80 내지 120℉ (25℃ 내지 50℃)의 온도로 유지할 수 있다. 점착성 결합제와 같은 유체를 분무 노즐을 통해 분무하고, 종자상에 얇은 층으로 퇴적시키고, 뜨거운 기체 예컨대 공기의 영향력하에 신속하게 건조시킨다. 신속한 건조는 냉각 효과를 제공하며, 이는 종자의 과열 방지를 돕는다. 코팅물 중 바람직한 양의 점착성 결합제는 복수개의 연속적인 얇은 수성층 예컨대 결합제 물질 층을 적층시킴으로써 얻을 수 있다. 본질적인 UF 중합체 입자를 포함한 임의의 입상 고체를 건조 분말로서 공급할 때는, 일부 경우에는 점착성 결합제와의 혼합물로서 도입될 수 있고, 다른 경우에는 분리된 스트림을 통해 종자와 함께 코팅 구역으로 도입될 것이다.

또다른 이용가능한 절차는 회전 드럼, 예컨대 경사 드럼 (tilted drum)을 이용한다. 종자를 드럼내에서 텀블링 (tumbling)시키면서 점착성 결합제로 된 코팅 제제를 가능하게는 UF 중합체 분산액과 함께 교반되는 종자상에 분무한다. 일반적으로, 코팅물의 건조를 촉진하기 위해 종자에 뜨거운 기체 예컨대 공기의 스트림을 보낸다. 유입 공기 온도 및 코팅 제제의 공급 속도는 텀블링되는 종자 층의 온도가 약 80 내지 120℉ (25℃ 내지 50℃)로 유지되도록 조절한다. 앞선 방법에서와 같이, 적합한 온도는 코팅되는 종자 및 적용되는 특정 코팅 제제에 따라 달라질 것 이다. 마찬가지로, 입상 UF 중합체 고체는 점착물과 함께 도입되거나 또는 종자와 함께 별도의 고체 스트림에 도입될 수 있다.

또다른 통상적인 종자 코팅 절차는 미국 특허 제2,999,336호에 기재된 바와 같이 경사 팬 (tilted pan)을 사용한다. 다양한 다른 경사 팬 형 장치를 또한 사용할 수 있다. 이 모든 것은 당업계의 숙련자들에게 알려져 있다. 실제로, 일부 종자에 대해서는 종자 및 입상 고체를 팬의 면을 따라 굴리는 작용을 유지하기 위해 충분한 rpm으로 운전되는 회전형 코팅 팬을 사용하는 것이 최선일 수 있다. 이것은 균일한 피복 및 적용된 점착성 결합제의 조밀화 (compaction)를 가능하게 한다. 이 실시양태에서, 점착성 결합제 용액 또는 분산액은 종자의 블로킹 또는 클럼핑을 최소화하기 위해, 소정의 시간 동안 적용하고 적용 사이에 충분한 건조를 허용할 수 있다. 강제된, 바람직하게는 가열된 공기를 코팅 팬에 사용하여 적용 속도의 증가를 촉진할 수 있다. 충분한 양의 점착성 결합제를 적용하여 UF 중합체 고체 및 임의의 부가적인 보조제를 종자에 결합시킨 후, 종자를 냉각시켜 저장고 또는 자루에서 블로킹되는 것을 최소화하여야 한다.

입상 UF 중합체 입자 물질을 종자에 첨가하는 단계는 종자를 점착성 결합제와 접촉시키기 전, 종자가 점착성 결합제로 코팅되자마자 또는 그 후 곧바로 시작하는 것이 편리하다. 어떤 경우든지, 점착물이 액체 상태 또는 점착성 상태를 유지하는 동안에 종자, UF 중합체 입자, 다른 임의의 입자 및 점착성 결합제를 합한다. UF 중합체 입상 물질의 첨가는 종자에 처음 점착성 코팅물을 첨가한 후 매우 짧은 시간 이내에 실시할 수 있으며, 바람직한 조건하에서는 그러한 첨가 후 일반 적으로 10 분 이내, 보다 일반적으로는 5 분 이내에 실시되고, 흔하게는 심지어 수 초 이내에 실시된다. UF 중합체 입상 물질은 사용된 가공 종류에 따라 종자가 정지된 상태에 있는 동안에 첨가될 수도 있고, 또는 종자 덩어리가 움직이거나, 그렇지 않으면 혼합 또는 교반되는 동안에 첨가될 수 있다. 유사하게, 사용되는 방법에 따라, 입상 UF 중합체 물질은 한꺼번에, 또는 예를 들어 입상 물질의 계량 또는 진탕에 의하여 얻어진 그대로의 스트림 형태 또는 바람직하게는 보다 분산된 덩어리의 형태로서 제어된 속도로 종자상에 첨가될 수 있다.

이들 모든 코팅 방법에서, 일반적으로 종자의 온도가 긴 시간 동안 종자의 발아 능력을 떨어뜨리는 온도, 예를 들어 약 120℉ (약 50℃)보다 현저히 높게 상승하지 않도록 주의해야 한다. 더 높은 온도에 종자를 장시간 노출할 경우, 종자가 현저히 퇴화될 위험이 증가한다. 더 높은 온도로의 노출은 또한 그 온도가 서방형 질소 UF 중합체 코팅 물질을 종자에 부착시키는데 사용되는 점착성 결합제의 연화점보다 더 높을 수 있기 때문에 피해야 한다. 그러한 조건하에서는 코팅된 종자들이 원치않게 서로 달라붙을 수 있다.

또한, 이들 많은 코팅 실시양태에서 온도가 약 80℉ (약 25℃)보다 현저히 낮지 않은 것도 중요하다. 더 낮은 온도에서는 수성 점착성 코팅물이 코팅된 종자가 응집되는 것을 방지할 정도로 충분히 빠르게 건조되지 않을 수 있다 (응집이 요망되지 않는 경우). 임의의 특정 종자 코팅 작업을 수행하기 위한 적합한 온도는 코팅되는 특정 종자 및 사용될 점착성 결합제 물질을 고려한 간단한 예비 시험에 의해 결정할 수 있다.

코팅 공정 동안에 입자 UF 중합체 물질 및 임의의 다른 입자의 첨가는 점착성 코팅물 및 생성된 코팅된 종자 생성물이 전체적으로 충분히 비점착성이 되어서 종자의 혼합을 멈출 수 있고 종자가 원치않는 응집 없이 존재할 수 있게 하는 시간을 실질적으로 단축시킨다. 따라서, 입상 UF 중합체 물질을 가공 시간의 단축에 실질적으로 효과를 갖는 양으로 첨가하는 것이 일반적으로 바람직하며, 그 양은 대개 처음의 비코팅된 종자 100 중량부 당 UF 중합체 약 1 내지 1000 중량부, 예컨대 처음의 비코팅된 종자 100 중량부 당 UF 중합체 분말 20 내지 약 200 중량부이다.

본 발명은 인간의 소비를 위한 작물, 목초의 재배 또는 다른 농업적 용도를 비롯한 모든 종자에 유용하다. 실제로, 곡류, 채소, 관상수 및 열매와 같은 실질적으로 모든 종자를 본 발명에 따라 처리할 수 있다. 그의 주된 용도는 1 회의 성장 철에 완전히 성숙하는 식물의 종자일 것으로 예상된다. 한 가지 주요 적용은 잔디 종자일 것이다. 도 2는 본 발명의 UF 중합체 분말을 함유하는 코팅물을 갖는 톨 페스큐 잔디 종자의 현미경 사진이다. 사진에서, 각 정사각형은 1 평방밀리미터의 면적이다. 코팅될 수 있는 다른 종자로는 보리, 귀리 및 옥수수, 해바라기, 사탕무, 평지, 홍화, 아마, 카나리아 잔디 (canary grass), 토마토, 목화씨, 땅콩, 대두, 밀, 벼, 자주개자리, 사탕수수, 콩, 브로콜리, 양배추 및 당근이 있다. 담배 및 화초 종자, 예컨대 팬지, 봉선화, 페튜니아 및 양아욱 종자를 또한 처리할 수 있다. 가장 바람직한 종자로는 잔디, 옥수수 및 대두가 포함된다.

착색제를 또한 임의로 점착성 결합제에 첨가하여 종자를 식별하기 쉽게 하고(거나) 종자의 외관을 개선할 수 있다. 착색제를 사용하여 농부가 종자의 종류를 식별하는 것을 보다 쉽게 할 수 있다. 착색제는 유기 또는 무기 착색제일 수 있고, 무독성이어야 한다. 유기 착색제의 예는 아조 염료 및 프탈로시아닌 블루 및 그린이다. 무기 착색제의 예는 이산화티탄 (백색) 또는 황토 (황색) 및 산화철 (적색)이다. 착색제는 아세테이트 염료, 안트라퀴논 염료, 산 염료 또는 아조 염료 중에서 선택될 수 있다. 허용가능한 착색제의 특정 예로는 염료, 그린 #7, 및 레드 #48이 있다. 이들 염료는 염료 제조업체로부터 시판되며, 당업계의 일반 숙련자에게 잘 알려져 있다. 염료는 코팅물의 약 0.5 내지 약 10 ％ w/w를 차지한다. 일반적으로 착색제의 양은 약 1 내지 2％이다.

다른 코팅 첨가제로는 계면활성제, 개시제, 안정화제, 가교제, 산화방지제, UV 안정화제, 환원제, 착색제 및 가소제가 포함된다.

최종 종자 코팅물의 두께는 종자의 종류, 요망되는 UV 중합체 입자의 로딩, 및 점착성 결합제의 양에 따라 변할 것이다. 일반적으로, 코팅물의 두께는 약 10 내지 1000 마이크론, 가장 흔하게는 약 20 내지 500 마이크론 범위일 것이다.

본 발명의 코팅된 종자는 임의의 공지된 기법, 예컨대 수(手) 파종, "히드로-시딩 (hydro-seeding)", 기계 파종 등을 이용하여 파종될 수 있다. 특정 종자, 예컨대 잔디 종자에서는 일부 경우 인공 묘상을 형성하는 매트를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 종자 매트 및 카펫을 비롯한, 잔디 및 다른 형태의 채소의 재배를 위한 다양한 형태의 인공 묘상이 당업계에서 이용가능하다. 통상의 종자 매트는 예를 들어 멀드너 (Muldner)에게 허여된 미국 특허 제4,190,981호에 개시되어 있다. 이 특정 종자 매트는 수 투과성 웹 재료로 된 바닥 층, 종자의 층, 및 중간 층으로서의 압축 토탄 (peat) 입자, 및 섬유상 다공질 덮개를 포함한 상부층을 포함한다. 바람직하게는, 묘상은 미성숙한 채소의 안전한 싹틔움 및 성장을 향상시키며, 뿌리가 그를 통과하여 뻗어나갈 수 있도록 다공질이면서도, 종자 발아 및 성장 동안에 종자를 지지하고 종자 주위 토양의 특정 온도 및 습도를 유지하는 매트릭스를 제공한다. 한 바람직한 설계는 계류중인 미국 특허 가출원 제60/446,514호에 기재된 바와 같은, 셀룰로오스 섬유로 된 생분해성 매트릭스에 함유된 종자 및 비료, 및 생분해성 결합 점착물을 갖는 감긴 제품을 포함한다.

본 발명을 그의 특정 실시양태와 결부하여 기재하였으나, 상기 설명 및 예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다는 것을 알 것이다. 다른 면, 이점 및 변형이 본 발명이 속한 당업계의 숙련자들에게 명백할 것이며, 그러한 면 및 변형물은 본 발명의 범위에 포함되며, 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의해서만 제한된다.

<실시예 1>

본 발명의 코팅된 종자를 제조하는데 사용되는 UF 중합체 입자를 제조하기에 적합한 우레아-포름알데히드 (UF) 분산액을 다음과 같이 제조하였다. 물 (32.3 중량부) 및 포름알데히드의 50％ 수용액 (31.8 중량부)을 진공 환류기, 가열기 및 교반기가 장착되어 있는 반응 용기에 첨가하였다. 교반되는 수성 혼합물의 온도를 100℉로 조정하면서, 50％ 가성소다 (NaOH) 또는 35％ 황산을 필요에 따라 사용하여 혼합물의 pH를 또한 약 7.0 (6.8 내지 7.2)으로 조정하였다. 수성 혼합물이 100℉ (약 38℃)로 가열되었을 때, 31.8 중량부의 프릴 우레아 (prilled urea)을 또한 첨가하고, 계속 혼합하였다. 이어서, 교반되는 수성 혼합물의 온도를 120℉ (약 50℃)로 상승시키고, 우레아가 용해되기에 충분한 시간 (일반적으로 약 15분) 동안 유지하였다. 교반되는 혼합물의 온도를 120℉ (약 50℃)로 유지시키면서, 50％ 가성소다 (NaOH) 또는 35％ 황산을 필요에 따라 사용하여 pH를 다시 8.0 내지 8.4 범위 내로 조정하였다. 적절할 경우, 발열 반응 열 및 외부 가열을 함께 이용하여, 반응 혼합물을 158℉의 온도로 가열하고, 이 온도를 진공 환류기를 사용하여 제어하였다. 50％ 가성소다 (NaOH) 또는 35％ 황산을 필요에 따라 사용하여 혼합물의 pH를 약 7.8 내지 8.2로 조정하였다. 반응물이 메틸올 우레아를 형성하도록, 교반되는 혼합물을 약 158℉ (70℃)의 온도에서 약 30 분 동안 유지하고, 50％ 가성소다 (NaOH) 또는 35％ 황산을 필요에 따라 사용하여 pH를 약 7.8 내지 8.2로 계속 조정하였다. 계속 교반하면서, 수성 혼합물을 약 105℉ (약 40℃)로 냉각하고, 배치가 냉각되는 동안 분산제 (1 중량부의 DAXAD 19)을 첨가하였다. 약 105℉ (약 40℃)가 되었을 때, 배치를 완전 진공하에 두었다. 교반되는 배치를 완전 진공하에 유지하고 냉각하면서, 35％ 황산을 사용하여 수성 혼합물의 pH를 가능한 한 신속히 약 3.3 내지 3.5의 pH로 조정하였으며, 이 때 배치는 약 175℉ (약 80℃)를 초과하는 온도까지 발열한 후 발열이 소강될 수 있다. 이 절차는 메틸올 우레아를 고형 망상구조 중합체로 신속히 축합시켰다. pH 조정을 완료한 후, 수성 혼합물의 온도를 가능한 한 빨리 105℉ (약 40℃)로 냉각시키고, 20 분 동안 유지하였다. 20 분 동안 유지한 후, 50％ 가성소다 (NaOH) 또는 35％ 황산을 필요에 따라 사용 하여 수성 혼합물의 pH를 6.5 내지 7.5로 조정한 후 배출시켜 저장하였다. 고체가 약 38 중량％인 UF 중합체 분산액은 저장 동안 교반하여야 했다.

<실시예 2>

실시예 1에 따라 제조한 분산액을 이어서 스프레이 건조하여 본 발명에 따른 코팅된 종자의 제조에 적합한 UF 중합체 입자를 생성하였다. 실시예 1의 분산액을 니로 (Niro) P6 스프레이 건조기에 시간 당 15 파운드 공급할 수 있었다. 스프레이 건조기는 온도가 330 내지 340℉ (165 내지 170℃)이고 유속이 분 당 약 415 표준 입방 피트인 주입 기체 스트림을 수용하였다. 스트레이 건조기의 배출 온도는 75 내지 95℉ (25 내지 35℃)로 측정되었다. 회수된 UF 중합체 입자 생성물 (약 1 중량％ 수분)의 입자 크기는 10 내지 80 마이크론으로 분포되어 있었고, 수평균 크기는 30 마이크론이었다.

<실시예 3>

니로 공업용 스프레이 건조기 (ON 030-5051)를 사용하여, 실시예 1에 따라 제조된 고체가 약 38 중량％인 UF 중합체 분산액을 13,000 rpm으로 운전되는 분무기 휠로 28℃의 온도 및 100 파운드/분의 공급 속도에서 스프레이 건조하였다. 온도가 186℃이고 유속이 분 당 약 49,400 표준 입방 피트인 공기를 스프레이 건조기로 이송하였다. 배출 공기 온도는 88℃로 측정되었다. 스프레이 건조된 UF 중합체 입자를 스프레이 건조기로부터 회수하였다.

<실시예 4>

본 발명의 코팅된 종자의 제조에 사용되는 UF 분말의 방출 성능을 평가하기 위하여, 실시예 3의 스프레이 건조된 UF 분말 생성물을 배양 라이시미터 (incubation lysimeter)에서 플로리다 대학의 제리 사타인 박사 (Dr. Jerry Sartain)에 의해 개발된 절차로 시험하였다. 각 라이시미터는 단순히 길이가 12 인치인 3 인치 직경 PVC 배관이었다. 배관 하부에는 영구 뚜껑이 있었고, 상부에는 제거가능한 뚜껑이 있었다. 하부 뚜껑에는 물을 배수할 수 있고 과다한 물을 제거하기 위해 진공을 적용할 수 있는 구멍이 있었다. 95부의 모래와 5부의 상층토를 혼합하여 모래-흙 혼합물을 제조하였다. 이어서, 컬럼을 채우기에 충분한 양의 모래-상층토 혼합물을 컬럼 중에 질소 450 mg을 제공하기에 충분한 양의 시험할 각 비료와 철저히 혼합하였다. 라이시미터 컬럼을 채운 후, 충분한 물을 첨가하여 컬럼 내용물을 축축하게 하였다. 이어서, 이 컬럼에 대해 시험을 착수하였다. 1 개월에 1 회씩 500 ㎖의 0.01 M 시트르산을 컬럼에 첨가하여 컬럼을 통해 아래로 흐르도록 하고, 하부에서 배수되는 것을 수거하였다. 임의의 과량의 물 (시트르산)을 진공을 사용하여 컬럼으로부터 제거하고 배수된 수거 양과 합쳤다. 수거된 액체를 질소 (질산염 및 암모니아) 함량에 대해 분석하였다. 매월 컬럼으로부터 추출된 질소 (질산염 및 암모니아)의 양을 측정하였다. 실시예 6의 UF 분말 이외에, 황 코팅 우레아 (SCU), 중합체 코팅 우레아 (폴리-온 (Poly-On)), 저분자량 메틸렌 우레아 (니트로폼 (Nitroform) 및 보다 저분자량인 메틸렌 우레아 (누트랄렌 (Nutralene))에 대해서도 시험하였다. 각 물질을 3 회 시험하고, 시험 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1의 그래프에 6 개월 기간 동안 매월 방출된 총 질산염 (3회 반복 시험 결과 평균)을 플롯팅하였다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, UF 분말은 제1월에 배출된 양의 가장 적었고, 이후 제4월, 제5월 및 제6월에서는 최고 방출량을 유지하였다. 또한, 도 1에서 방출 곡선으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 UF 중합체 입자로부터 (질산염으로서의) 질소 방출 속도는 6 개월 기간 동안 실질적으로 균일 (일정)하였다.

본 발명을 특정 실시양태를 참조하여 기재하였다. 그러나, 본 출원은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어남 없이 당업자의 숙련자에 의해 고안될 수 있는 변경물 및 치환물을 포함한다. 구체적으로 다르게 언급되지 않는 한, 모든 백분율은 중량에 관한 것이다. 명세서 및 특허청구범위 도처에 있는 용어 "약"은 ±5％를 포함하는 것을 의미한다.

Claims

점착성 결합제 및 입상 우레아-포름알데히드 중합체를 포함하는 부착성 코팅물로 코팅되고,

상기 입상 우레아-포름알데히드 중합체는 메틸올 우레아 수용액을 산성화시켜 불용성 우레아-포름알데히드 중합체 입자의 수분산액을 형성하고, 이 분산액을 건조시켜 우레아-포름알데히드 중합체 입자를 회수함으로써 제조되며,

상기 메틸올 우레아 수용액은 산성화 동안 분산제를 포함하거나 또는 고전단 조건에 노출되고,

상기 우레아-포름알데히드 중합체 입자는 1 내지 150 마이크론의 입자크기를 가지고 상기 부착성 코팅물의 50 중량% 내지 99 중량%를 차지하는 것인 식물 종자.
삭제
제1항에 있어서, 점착성 결합제를 라텍스로서 종자에 적용하고 건조시킨 것인 종자.
제3항에 있어서, 라텍스가 아크릴 중합체 에멀젼 및 폴리아크릴아미드 중합체 에멀젼으로부터 선택된 것인 종자.
제1항에 있어서, 메틸올 우레아 수용액이 우레아와 포름알데히드를 0.7:1 내지 1.25:1의 우레아:포름알데히드 몰비로 반응시켜 제조된 것인 종자.
제5항에 있어서, 메틸올 우레아 수용액이 우레아와 포름알데히드를 0.83:1 내지 1.1:1의 우레아:포름알데히드 몰비로 반응시켜 제조된 것인 종자.
제1항에 있어서, 메틸올 우레아 수용액이 우레아와 포름알데히드를 0.95:1 내지 1.05:1의 우레아:포름알데히드 몰비로 반응시켜 제조된 것인 종자.
제1항에 있어서, 메틸올 우레아 수용액이 우레아와 포름알데히드를 0.95:1 내지 1.05:1의 우레아:포름알데히드 몰비로 반응시켜 제조된 것이고, 메틸올 우레아 수용액이 산성화 동안 분산제를 포함한 것인 종자.
제1항 및 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 종자가 잔디 종자, 보리, 귀리, 옥수수, 해바라기, 사탕무, 평지, 홍화, 아마, 카나리아 잔디 (canary grass), 토마토, 목화씨, 땅콩, 대두, 밀, 벼, 자주개자리, 사탕수수, 콩, 당근, 브로콜리, 양배추 및 화초 종자로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 종자.
제9항에 있어서, 상기 코팅물이 탄산칼슘; 석고; 금속 실리케이트; 철, 아연 및 망간으로부터 선택된 금속의 금속 킬레이트; 활석; 황 원소; 활성탄; 살충제; 제초제; 살진균제; 초흡수성 중합체; 흡상제 (wicking agent); 습윤제; 식물 자극제; 우레아, 무기 비료, 인원 및 칼륨원 중에서 선택된 부가적인 보조제를 갖는 것인 종자.
제9항에 있어서, 입상 우레아-포름알데히드 중합체가 식물의 성장 속도와 일치하는 속도로 질소의 방출을 유발하는 양으로 제공된 것인 종자.
제9항에 있어서, 입상 우레아-포름알데히드 중합체가 34.2% 내지 37.8%의 질소를 함유하는 것인 종자.
제1항의 종자를 제공하여 파종하는 것을 포함하는, 상기 종자로부터 성장하는 식물의 성장 및 발달을 향상시키는 방법.
삭제
제13항에 있어서, 점착성 결합제를 라텍스로서 종자에 적용하고 건조시키는 것인 방법.
제15항에 있어서, 라텍스가 아크릴 중합체 에멀젼 및 폴리아크릴아미드 중합체 에멀젼으로부터 선택되는 것인 방법.
제13항에 있어서, 메틸올 우레아 수용액이 우레아와 포름알데히드를 0.7:1 내지 1.25:1의 우레아:포름알데히드 몰비로 반응시켜 제조되는 것인 방법.
제17항에 있어서, 메틸올 우레아 수용액이 우레아와 포름알데히드를 0.83:1 내지 1.1:1의 우레아:포름알데히드 몰비로 반응시켜 제조되는 것인 방법.
제13항에 있어서, 메틸올 우레아 수용액이 우레아와 포름알데히드를 0.95:1 내지 1.05:1의 우레아:포름알데히드 몰비로 반응시켜 제조되는 것인 방법.
제13항에 있어서, 메틸올 우레아 수용액이 우레아와 포름알데히드를 0.95:1 내지 1.05:1의 우레아:포름알데히드 몰비로 반응시켜 제조되고, 메틸올 우레아 수용액이 산성화 동안 분산제를 함유하는 것인 방법.
제13항 및 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 종자가 잔디 종자, 보리, 귀리, 옥수수, 해바라기, 사탕무, 평지, 홍화, 아마, 카나리아 잔디 (canary grass), 토마토, 목화씨, 땅콩, 대두, 밀, 벼, 자주개자리, 사탕수수, 콩, 당근, 브로콜리, 양배추 및 화초 종자로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 방법.
제21항에 있어서, 상기 코팅물이 탄산칼슘; 석고; 금속 실리케이트; 철, 아연 및 망간으로부터 선택된 금속의 금속 킬레이트; 활석; 황 원소; 활성탄; 살충제; 제초제; 살진균제; 초흡수성 중합체; 흡상제 (wicking agent); 습윤제; 식물 자극제; 우레아, 무기 비료, 인원 및 칼륨원 중에서 선택된 부가적인 보조제를 갖는 것인 방법.
제21항에 있어서, 입상 우레아-포름알데히드 중합체가 식물의 성장 속도와 일치하는 속도의 질소 방출을 유발하는 양으로 제공되는 것인 방법.
제21항에 있어서, 입상 우레아-포름알데히드 중합체가 34.2％ 내지 37.8%의 질소를 함유하는 것인 방법.
제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 종자를 함유하는 인공 묘상.