KR101597139B1 - 제어된 방출 비료 조성물 - Google Patents

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Abstract

제어된 방출 비료 조성물 및 제어된 방출 비료 조성물의 제조방법이 기술된다. 제어된 방출 비료 조성물은 중합체 층, 중간층, 및 황 층으로 코팅된 수용성 비료 코어를 포함한다. 원한다면, 황 층은 외부 수불용성 층으로 코팅될 수 있다.

Description

제어된 방출 비료 조성물{CONTROLLED RELEASE FERTILIZER COMPOSITION}
본 발명은 제어된 방출 비료에 관한 것이다.
비료는 성장 배지에 영양을 보충하기 위해 다년간 사용되어 왔다. 근년에는 기술이 토양 또는 다른 성장 배지에 제어된 양의 식물 영양을 전달하기 위한 기술에 집중되어 왔다. 예를 들면, 고도의 용해성 비료 과립으로부터 질소와 같은 식물 영양의 방출을 제어하는 것은, 연장된 기간에 걸쳐 영양을 방출하는 것이 식물에 의한 비료 사용의 증가된 효율, 비료의 보다 소수의 적용들이 요구되기 때문에 감소된 적용 비용, 그리고 누출과 탈질소화로 말미암는 감소된 영양 손실을 포함하는 이점들이 달성되기 때문에 요망된다는 것이 인식되고 있다. 비료 과립의 표면에 황의 코팅은 과립의 용해 속도를 감소시킬 수 있고 제어된 방출 특성을 부여할 수도 있다. 본질적으로, 과립에 코팅에서 균열이나 열극과 같은 결함이 전개될 때까지 또는 코팅이 미생물 작용에 의해 침투 당할 때까지 토양 내의 물, 및 빗물은 매우 용해성의 비료로부터 멀게 유지된다.
과립을 형성하는 결정성의 고체 황-코팅의 고유의 취성, 그리고 많은 과립들에 얇거나, 또는 불연속적이기도 한 코팅으로 인해, 어떤 유형의 2차 외부 코팅 또는 실란트가 황-코팅 표면에 적용되는 것은 필수적이다. 이 실란트는 종래에는 중합체 탄화수소, 석유계 왁스이거나, 아니면 고점도 중합체 파라핀 오일 더하기 폴리에틸렌의 조합인데, 이것은 고온의, 그러나 고화된 황-코팅 표면에 핫멜트 액체로서 분무 도포된다. 이들 황 코팅된 비료는 실질적인 사용허가를 받았을지라도, 균일한 코팅 두께, 황 코팅에서 균열로부터 결과되는 예상가능한 방출 특성, 필수적인 내마모 및 내충격성, 및 가공처리 단계의 복잡한 특징들을 얻는 관점에서 문제들이 있다.
더욱, 최근에는 상기 정의한 것과 같은 황 코팅된 비료와 연관된 문제들 때문에, 중합체 코팅된 비료는, 더욱 낮은 코팅 중량으로 일정한 중합체 코팅된 비료로 얻어진 개선된 제어된 방출 성질의 점에서 특히, 실질적인 주목을 받아 왔다.
미국 특허 No. 5,538,531 (Hudson)은 다수의 수불용성 내마모성 코팅에 감싸인 수용성 비료 중심 덩어리를 갖는 제어된 방출, 입상 비료 제품을 교시한다. 적어도 하나의 내부 코팅은 열거된 이소시아네이트 및 폴리올을 반응시키는 것으로부터 유도된 우레탄 반응 생성물이다. 외부 코팅은 유기 왁스로부터 형성된다.
미국 특허 No. 6,358,296 (Markusch et al.)은 올레오 폴리올(들)을 사용하는 서방성 폴리우레탄 캡슐화된 비료를 교시한다. 미국 특허 No. 5,851,261 (Markusch et al.)은 적어도 두개의 아민 기를 함유하는 이소시아네이트 반응성 성분을 비료 입자에 도포하는 단계와 아민 코팅된 입자에 폴리이소시아네이트를 도포하여 폴리우레아 코팅된 입자를 형성하는 단계를 포함하는 폴리우레아 캡슐화 비료 입자의 제조방법을 제공한다.
황 함유 이소시아네이트 조성물 및 캡슐화 비료 조성물의 제조방법은 미국 특허 No. 6,152,981 (Markusch et al.)에 기술되어 있다. 비료 조성물은 황과 이소시아네이트의 혼합물을 비료에 도포한 다음 이소시아네이트 반응성 물질을 도포함으로써 제조된다. 미국 특허 No. 5,599,374 (Detrick)는 황 코팅을 비료 코어에 도포하고, 그후 중합체 코팅을 황 위에 도포한 비료 조성물을 기술한다.
미국 특허 No. 6,231,633 (Hirano et al.)은 우레탄일 수 있는 열경화성 수지 코팅과, 왁스일 수 있는 소수성 화합물로 코팅된 과립상 비료를 교시한다. 미국 특허 No. 6,663,686 (Geiger et al.)은 폴리우레탄과 왁스를 사용하는 서방성 폴리우레탄 캡슐화 비료를 교시한다.
입상 식물 영양의 방출 프로파일을 개선하기 위한 수단으로서 입상 식물 영양을 유기 오일 및 입자들로 예비코팅하는 것이 본 분야에 또한 공지되어 있다(미국 특허 No. 6,039,781; Goertz et al.) .
미국 특허 No. 6,338,746 (Detrick et al.)은 비료를 중합체로 먼저 코팅한 다음, 중합체를 황으로 코팅하고, 그 후 중합체 코팅을 적용하는 공정을 기술한다. 중합체는 미국 특허 Nos. 4,711,659 (Moore), 4,804,403 (Moore) 및 5,374,292 (Detrick)에 기술되어 있다. 이들 중합체는 기질이 최소량의 반응성 -NH2 기를 함유하는 것을 요한다. 따라서, 이것들은 서방성이 요망되는 모든 비료 조성물에 적용가능하지는 않다.
상기한 바와 같은 중합체 코팅된 비료가 실질적인 주목을 받아왔으나, 그것들은 제조하는 것이 고가이다. 본 분야에서, 내마모성이고, 비료 제조 비용을 감축하는 제어된 방출 비료 조제물을 제공할 필요가 있다.
발명의 개요
본 발명은 제어된 방출 비료에 관련된다.
본 발명은 입상 형태의 식물 영양 화합물의 수용성 중심 코어, 식물 영양 위에 중합체 코팅, 중합체 층 위에 중간층(IL), 그리고 중간층 위에 원소상 황 층을 포함하는 제어된 방출 비료 조성물을 제공한다. 제어된 방출 비료 조성물은 원소상 황 층 위에 외부 수불용성 층을 포함할 수도 있다. 중심 코어 식물 영양은 우레아일 수도 있다. 중합체 층은 열경화성 수지 중합체 층일 수도 있다. 중간층과 외부 수불용성 층은 같거나 다를 수도 있고, 석유 제품, 왁스, 파라핀 오일, 역청, 아스팔트, 윤활제, 석탄 제품, 오일, 카놀라유, 대두유, 코코넛유, 아마인유, 동유, 식물성 왁스, 동물성 지방, 동물성 왁스, 산림 제품, 톨유, 개질 톨유, 톨유 피치, 파인 타르, 합성 오일, 합성 왁스, 합성 윤활제, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체; 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐알콜 공중합체, 에틸렌-비닐, 알콜-비닐아세테이트 터폴리머, 계면활성제, 비누 및 이들의 조합물로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명은 또한, 중량 기준으로 약 37% N 내지 약 44% N의 식물 영양 화합물, 중량 기준으로 약 1.2% 내지 약 3.0%의 중합체 층, 중량 기준으로 약 0.1 내지 약 0.8%의 중간층, 및 중량 기준으로 약 1.7% 내지 약 15%의 원소상 황 층을 포함하는 상기한 바와 같은 제어된 방출 비료 조성물을 제공한다. 더욱이, 제어된 방출 비료 조성물이 외부 수불용성 층을 포함한다면, 그때는 이 층은 약 0.1 내지 약 0.8 중량%를 포함한다.
본 발명은 또한, 식물 영양 화합물을 중합체를 형성하기 위해 반응성인 두가지 또는 두가지 이상의 전구체 화합물로 코팅하는 단계, 중간층을 중합체 위에 도포하는 단계, 그리고 용융 황을 중간층 위에 분무하여 황 층을 형성하는 단계를 포함하는 제어된 방출 비료 조성물의 제조방법에 관련된다. 외부 수불용성 층이 황 층 위에 도포될 수도 있다. 중합체는 열경화성 수지 중합체일 수도 있고, 식물 영양 화합물을 중합체를 형성하기 위해 반응성인 두가지 또는 두가지 이상의 전구체 화합물로 코팅하는 단계는 중합체를 열경화하기에 충분한 온도에서 할 수도 있다.
본 발명은 중량 기준으로 약 37% N 내지 약 44% N의 식물 영양 화합물, 중량 기준으로 약 1.2% 내지 약 3.0%의 중합체 층, 중량 기준으로 약 0.1 내지 약 0.8%의 중간층, 및 중량 기준으로 약 1.7% 내지 약 15%의 원소상 황 층을 포함하는 상기한 바와 같은 방법에 속한다. 더욱이, 제어된 방출 비료 조성물이 외부 수불용성 층을 포함한다면, 그때는 이 층은 약 0.1 내지 약 0.8 중량%를 포함한다. 중합체 층은 열경화성 수지 중합체 층일 수 있다.
여기서 기술된 제어된 방출 비료는 내충격 및 내마모성을 나타내고, 저가로 제조되며, 종래 기술에서 알려진 것과 같은 제어된 방출 조제물 특징에 유사한 제어된 방출 비료 조성물을 위한 산업 내에서의 요건과 일치된 방식으로 비료 코어의 제어된 방출을 당한다. 종래 기술(예를 들면 US 6,338,746)에 기술된 바와 같은 열경화성 수지 중합체의 외부 층을 제거함으로써와 비료 코어를 코팅하는 최내층에 열경화성 수지 중합체 코팅을 이용함으로써, 열경화성 수지 중합체 층을 형성하기 위해 요구되는 전구체 단량체 화합물이 낮은 양이 요구된다. 더욱이, 중합체 층을 코팅하는 황 층과 조합하여 하나 또는 하나 이상의 중간층의 조합은 중합체 코팅의 양이 감소될 수 있음을 보장한다. 중간 층 성분 및 황은 중합체 코팅에 비하여 비교적 저가이다. 이것은 제어된 방출 비료 조성물을 제조하는 것과 연관된 비용에 있어서 상당한 절약을 제공하며, 최종 비료 조성물에 존재하는 중량 기준의 비료 성분의 양의 증가를 허용한다. 원하는 제어된 방출 성질을 갖는 37% N 내지 44% N을 포함하는 조성물은 여기 기술된 방법들을 사용하여 얻어질 수 있다.
더욱이, 중합체 외부 코팅을 포함하는 종래 기술의 비료 조성물은 비료의 취급 및 포장에 앞서 중합체 층의 상당한 고정 또는 경화 시간을 요한다. 이것은 제조에 이어서 포장에 앞서 비료 조성물을 보관하는 단계를 요한다. 외부 중합체 층이 경화된 후, 그 때 비료 조성물이 포장될 수 있다. 외부 중합체 코팅 층을 제거함으로써, 본 발명의 비료 조성물은 제조에 이어서 포장될 수 있고 외부 코팅의 고정 또는 경화 단계를 요하지 않는다. 그러므로, 여기서 기술된 바와 같은, 제어된 방출 비료 조성물, 및 이 비료의 제조 방법은 생산 효율을 증가시킨다.
본 발명의 개요는 반드시 본 발명의 모든 특징을 기술하지는 않는다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들은 첨부 도면을 참조한 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 비료 방출의 시간 경과를 나타낸다. 도 1A는 충격 시험에 앞서 비료 조성물의 몇가지 예의 방출을 나타낸다. 도 1B는 충격 시험 후에 비료 조성물의 몇가지 예의 방출을 나타낸다.
본 발명은 제어된 방출 비료에 관련된다.
본 발명은 속에서부터 순차적으로 중합체 층, 중간층(IL), 황 층 및 원한다면, 외부 수불용성 층을 포함하는 일련의 코팅에 의해 둘러싸인 입상 식물 영양을 포함하는 제어된 방출 비료 조성물에 관련된다.
본 발명의 제어된 방출 비료 물질에 유용한 입상 식물 영양 물질의 선택은 제한되지 않아야 한다. 본 발명의 비료 물질는 식물 영양으로서 우레아를 참고하여 주로 기술되었다. 그러나, 당업자에게 명백한 바와 같이, 미량 영양분을 포함하는 다른 영양분들이 본 발명에 따르는 제어된 방출 비료 조성물을 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 식물 영양 물질은 질소, 인, 칼륨, 황, 미량 영양분 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 다른 비료 물질, 예를 들어서 그러나 제한은 아닌 인산암모늄, 황산암모늄 및 이들의 혼합물 또는 염기성 비료 물질의 과립 혼합물이 이용될 수 있다. 유용한 미량 영양분의 비제한적 예들은 구리, 아연, 붕소, 망간, 철 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
우레아는 중합체 층을 형성할 때 디이소시아네이트와 반응하도록 사용될 수 있는, 우레아의 표면에서 기능성 반응성 기를 갖는 것을 특징으로 한다. 이 반응은 중합체 층이 우레아에 화학적으로 결합되도록 야기한다. 그러나, 본 발명에 따르면, 중합체 층이 우레아 물질에 결합되는 것을 요하지 않는다.
여기서 기술된 바와 같은 제어된 방출 비료 조성물 내에 존재하는 비료의 양은 비료 조성물의 중량을 기준으로 약 37중량% N 내지 약 45중량% N, 또는 그 사이의 어떤 양으로 다양할 수 있고, 예를 들면 비료 조성물의 중량을 기준으로 37중량% N, 38중량% N, 39중량% N, 40중량% N, 41중량% N, 42중량% N, 43중량% N, 44중량% N, 또는 그 사이의 어떤 양일 수 있다. 여기서 기술된 바와 같은 제어된 방출 비료 조성물의 성분들 및 제어된 방출 비료의 제조방법을 사용하여, 42% N 내지 43% N 질소(N)를 포함하는 고 수율 비료가 일상적으로 제조되었다.
본 발명의 제어된 방출 비료 조성물의 비료 코어는 중합체 코팅으로 코팅된다. 중합체 코팅의 예들(Concise Encyclopedia of Chemical Technology (CECT), Wiley InterScience, 1985 참조)은 폴리우레탄, 또는 알키드(CECT의 pp. 70-71), 또는 변형된 알키드 수지(CECT의 pp. 70-71)와 같은 폴리에스테르, 에폭시 수지(CECT의 pp. 431-433), 아미노플라스틱 수지(CECT의 pp. 90-91), 우레아포름알데히드 열경화성 수지(CECT의 pp. 9-92), 멜라민-포름알데히드 열경화성 수지(CECT의 pp. 90), 페놀 열경화성 수지(CECT의 pp. 867-868), 폴리이미드 열경화성 수지(CECT의 pp. 932-933), 불포화 폴리에스테르 열경화성 수지(CECT의 pp. 926-927) 및 이들의 혼합물을 포함하는 코팅을 포함한다. 중합체 코팅은 열경화성 중합체 코팅일 수 있다.
본 발명의 제어된 방출 비료의 중합체 층은 예를 들면, 폴리우레탄일 수 있고, 이 코팅은 두가지 또는 두가지 이상의 전구체 화합물을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 전구체 화합물의 한가지는 이소시아네이트, 예를 들면, 디이소시아네이트, 또는 폴리이소시아네이트일 수 있다. 디이소시아네이트의 비제한적 예들은 중합체 MDI (4,4 디페닐메탄 디이소시아네이트)이나, US 4,804,403 (Moore; 예를 들면 컬럼 8, 라인 64 내지 컬럼 9, 라인 및 실시예 1 참조; 이것은 여기에 참고문헌으로 포함됨)에 기술된 바와 같이 다른 다작용성 이소시아네이트가 이용될 수 있고, 지방족, 방향족, 및 지방 방향족 폴리이소시아네이트를 포함한다. 이소시아네이트는 반응에 이용가능한 두개 이상의 -NCO 기를 함유하며, 당업자에게 알려진 바와 같이, 우레탄 중합체의 제조에 널리 사용된다. 적합한 이소시아네이트의 비제한적 예들은 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-부틸렌 디이소시아네이트, 푸르푸릴리덴 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐프로판 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐-3,3'-디메틸 메탄 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 1-메틸-2,4-디이소시아네이트-5-클로로벤젠, 2,4-디이소시아네이토-s-트리아진, 1-메틸-2,4-디이소시아네이토 시클로헥산, p-페닐렌 디이소시아네이트, m-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-나프탈렌 디이소시아네이트, 디아니시딘 디이소시아네이트, 바이톨루엔 디이소시아네이트, 1,4-크실릴렌 디이소시아네이트, 1,3-크실릴렌 디이소시아네이트, 비스-(4-이소시아네이토페닐)메탄, 비스-(3-메틸-4-이소시아네이토페닐)메탄, 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트 및 이들의 혼합물을 포함한다.
여기 기술된 바와 같은 중합체 코팅을 형성하기 위해 사용된 두가지 또는 두가지 이상의 전구체 화합물 중 두번째 것은 폴리올을 포함하며, 예를 들면 US 4,804,403 (Moore; 예를 들면, 컬럼 9, 라인 3-20, 및 실시예 1 참조, 이것은 여기에 참고문헌으로 포함됨)에 기술된 바와 같다. 폴리올의 비제한적 예들은 디에틸렌 글리콜 폴리올, 에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 유기 폴리올, 예를 들면 US 4,804,403 (Moore; 이것은 여기에 참고문헌으로 포함됨)에 기술된 것들, 오르토프탈레이트 디에틸렌 글리콜계 폴리에스테르 폴리올, 테레프탈레이트-디에틸렌 글리콜계 폴리에스테르 폴리올, 피마자유 및 아민 또는 OH 기를 함유하도록 개질된 오일, 예를 들면 개질된 동유, 대두유, 카놀라유, 해바라기유, 아마인유, (예를 들면 US 6,364,925, Markusch et al; 예를 들면 컬럼 8 라인 39 내지 컬럼 9, 라인 27 및 실시예; 그리고 US 6,358,296, Markusch et al., 컬럼 9 라인 1 내지 13, 및 실시예 참조; 이것들은 여기에 참고문헌으로 포함됨), 올레오-폴리올, 예를 들면 US 6,358,296 (Markusch et al.; 이것은 여기에 참고문헌으로 포함됨)에 기술된 것과 같은 에폭시화 피마자유, 에폭시화 해바라기유, 에폭시화 아마인유, 폴리에테르 폴리올, 피마자유 유도체, 예를 들면 피마자유를 디올들(예를 들면 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,6-헥산디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜)로부터 선택된 폴리올과 반응시킴에 의한 피마자유의 부분 가수분해물, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 및 폴리에테르 폴리올, 또는 US 6,176,891 (Komoriya et al.; 예를 들면 컬럼 7 라인 4 내지 16, 컬럼 8, 라인 49 내지 62 참조; 이것은 여기에 참고문헌으로 포함됨)에 기술된 것과 같은 이들 화합물로부터 선택된 폴리올과 리시놀레산 간의 반응에 의해 형성된 에스테르, 또는 이들의 조합을 포함한다.
여기서 사용된 것과 같은 중합체 코팅은 이소시아네이트 또는 폴리올을 기재로 하는 것을 요하지 않는다. 중합체는 궁극적으로 열경화성 수지이고 식물 영양에 적용될 수 있는 어떤 중합체도 될 수 있고, 비료 조성물에 제어된 방출 특성, 또는 제어된 방출 특성의 일부를 제공한다.
식물 영양 물질을 둘러싸는 중합체 코팅은 최종 비료 조성물의 약 0.5 중량% 내지 약 3.0 중량% 범위의 양, 또는 그 사이의 어떤 양으로 존재한다. 예를 들면 중합체 코팅은 최종 비료 조성물의 약 0.5 중량% 내지 약 2.5 중량%, 또는 그 사이의 어떤 양, 비료 조성물의 중량을 기준으로 약 1.2 내지 약 1.8 중량%, 또는 그 사이의 어떤 양, 또는 비료 조성물의 중량을 기준으로 약 0.5, 0.7, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.6, 2.8, 3.0중량%, 또는 그 사이의 어떤 양을 포함할 수 있다.
위에서 기술된 것과 같은 중합체 코팅은 황의 도포를 용이하게 하는 재료로 코팅된다. 이 코팅은 여기서 중간층(IL)이라고 한다. 중간층으로 사용될 수 있는 바람직한 재료는 석유 제품, 왁스, 파라핀 오일, 역청, 아스팔트, 윤활제, 석탄 제품, 오일, 카놀라유, 대두유, 코코넛유, 아마인유, 동유, 식물성 왁스, 동물성 지방, 동물성 왁스, 산림 제품, 톨유, 개질 톨유, 톨유 피치, 파인 타르, 합성 오일, 합성 왁스, 합성 윤활제, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체; 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐알콜 공중합체, 에틸렌-비닐알콜-비닐아세테이트 터폴리머, 계면활성제, 비누 및 이들의 조합물을 포함하나, 이들에 제한되지 않는다.
중합체 코팅 및 중간층은 황 층의 첨가에 앞서, 예를 들어서 US 6,663,686 (이것은 여기에 참고문헌으로 포함됨; 컬럼 2-6 참조)에 기술된 바와 같이 예비혼합물로서 가해질 수 있다. 이 실시예에서, 중합체-왁스 예비혼합물 중 왁스 성분은 중합체-왁스 예비혼합물의 약 10 내지 약 60wt% (중합체와 왁스의 전체 조합물 중에서 임) 또는 그 사이의 어떤 양, 예를 들면 40-60wt% (중합체와 왁스의 전체 조합물 중에서 임), 또는 그 사이의 어떤 양 또는 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60wt% (중합체와 왁스의 전체 조합물 중에서 임), 또는 그 사이의 어떤 양을 포함할 수 있다.
만약 비료 조성물이 외부 수불용성 층을 포함하게 되면, 그때는 내부 중간층, 및 외부 수불용성 층은 같거나 또는 다른 성분들을 포함할 수 있다.
만약 왁스가 중간층, 외부 수불용성 층, 또는 중간층과 외부 수불용성 층 둘다에 사용되면, 그때는 왁스는 단일 유형의 왁스일 수도 있고 또는 다른 왁스들의 혼합물일 수도 있다. 예를 들면, 왁스는 중간 석유 왁스, 알파 올레핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 규소 왁스, 슬랙 왁스, 미세결정성 왁스, 및 천연 왁스로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 제어된 방출 비료의 조성물에서 사용될 수 있는 비제한적 왁스는 US 5,538,531 (Hudson; 예를 들면 컬럼 5, 라인 13 내지 27 및 실시예 참조; 이것은 여기에 참고문헌으로 포함됨)에 기술된 것들을 포함한다. 왁스는 약 60℃ 내지 80℃, 또는 그 사이의 어떤 온도, 예를 들면 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80℃, 또는 그 사이의 어떤 온도의 드롭 융점 온도를 포함할 수 있다.
중합체 코팅된 식물 영양 물질을 둘러싸는 중간층은 비료 조성물의 중량을 기준으로 약 0.1% 내지 약 1.0% 범위, 또는 그 사이의 어떤 양으로 존재할 수 있다. 예를 들면, 수불용성 층은 비료 조성물의 중량을 기준으로 약 0.2 내지 약 0.5%, 또는 그 사이의 어떤 양, 또는 비료 조성물의 중량을 기준으로 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0%, 또는 그 사이의 어떤 양으로 존재할 수 있다. 중간층의 양의 비제한적 예는 비료 조성물의 약 0.3 중량%이고, 이 실시예에서, 중간층은 중간 석유 왁스일 수 있다. 그러나, 오일, 그리스, 왁스, 또는 이들의 배합물이 상기 지적한 바와 같이 사용될 수 있다.
중간층은 비료 코어 및 중합체 코팅이 여전히 뜨거울 때, 예를 들면 약 12O℉ 내지 약 250℉, 또는 그 사이의 어떤 온도일 때 중합체 코팅된 비료에 도포될 수 있다. 이 온도는 중간층에 사용될 수 있는 일부 성분들에 대한 융점보다 위이기 때문에, 중간층은 액체 상태로 중합체 층 둘레에 코팅을 형성할 수 있다. 중합체 코팅 위의 중간층의 두께 및 양은 도포된 중간층의 양에 의해서, 그리고 비료 코어 및 중합체 코팅된 코어의 온도를 조절함으로써 수정될 수 있다.
중간 층 재료, 외부 수불용성 층 재료, 또는 중간층 재료와 외부 수불용성 층 재료 둘다는 석유 제품, 예를 들어서 그러나 제한은 아닌 왁스, 예를 들어서 그러나 제한은 아닌 석유 왁스, 파라핀 오일, 역청, 아스팔트, 윤활제 및 이들의 조합물의 군으로부터 선택될 수 있다. 중간층은 또한 석탄 제품, 석탄 유도된 오일, 석탄 유도된 윤활제, 석탄 유도된 역청, 석탄 유도된 왁스, 및 이들의 조합물, 또는 천연 제품, 예를 들어서 그러나 제한은 아닌 식물유, 예를 들어서 그러나 제한은 아닌 카놀라유, 대두유, 코코넛유, 해바라기유, 피마자유, 아마인유, 동유, 식물성 왁스, 동물성 지방, 동물성 왁스, 산림 제품, 예를 들어서 톨유, 개질 톨유, 톨유 피치, 파인 타르 및 이들의 조합물을 포함하나 이들에 제한되지 않는 군으로부터 선택될 수 있다. 합성 제품, 예를 들어서 그러나 제한은 아닌 합성 오일, 합성 왁스, 합성 윤활제, 및 이들의 조합물도 또한 중간층에 사용될 수 있다. 위에서 열거한 두가지 이상의 부류로부터의 재료의 혼합물, 예를 들어서 석유 제품, 석탄 제품, 천연 제품, 합성 제품 및 이들 재료의 조합물도 또한 사용될 수 있다. 더욱이, 재료는 공업적 공정으로부터의 부산물로서 이용가능할 수도 있다. 본 발명 비료의 중간층 재료도 또한 비누, 계면활성제, 또는 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다.
이론에 구속되기를 원하지 않고, 중간층은 황 층에 도포될 때 윤활제로서 작용할 수도 있다. 중간층의 사용은 제어된 방출 비료 조성물의 제조의 동안에 황의 고른 코팅을 보장할 수 있고, 제어된 방출 비료 조성물에 도포되는 것이 필요한 황의 양을 최소화할 수도 있다. 그러므로, 윤활능으로 기능하는 재료가 중간층의 성분으로서 사용될 수 있다.
상기 주목한 바와 같이, 중간층 재료는 오일, 왁스와 오일 조합, 또는 왁스, 오일, 또는 이들의 조합물과 조합하여 또 다른 윤활제일 수 있다. 오일이 단독으로 또는 왁스나 다른 윤활제와 조합하여 사용된다면, 그때는 오일이 약 120℉ 내지 약 250℉, 또는 그 사이의 어떤 온도, 예를 들면 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 240, 245, 250℃, 또는 그 사이의 어떤 온도의 액체 상태에 있는 것이 바람직하다.
외부 수불용성 층이 황 층을 둘러싸도록 사용된다면, 외부 수불용성 층은 비료 조성물의 중량을 기준으로 약 0.1% 내지 약 1.5%, 또는 그 사이의 어떤 양으로 존재한다. 예를 들면, 수불용성 층은 비료 조성물의 중량을 기준으로 약 0.2 내지 약 0.8% 또는 그 사이의 어떤 양, 또는 비료 조성물의 중량을 기준으로 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5% 또는 그 사이의 어떤 양으로 존재할 수 있다.
수불용성 층의 양의 비제한적 예는 비료 조성물의 약 0.5 중량%이고, 이 실시예에서, 수불용성 층은 중간 석유 왁스일 수 있다. 왁스는 약 60℃ 내지 80℃, 또는 그 사이의 어떤 온도, 예를 들면, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 8O℃, 또는 그 사이의 어떤 온도의 드롭 융점 온도를 포함할 수 있다.
외부 수불용성 층은 제어된 방출 비료 조성물의 취급 동안에 생성되는 황 분진의 양을 최소화하기 위해 사용될 수 있다. 수불용성 층은 또한 비료 조성물의 내마모성을 증가시키고, 비료 조성물이 물에 노출될 때 제어된 방출 비료 조성물 내의 비료의 방출을 제어하는 데에 기능한다. 외부 수불용성 층은 황 코팅에 있어서 균열로 습기가 들어오는 것으로부터 보호하는 소수성 층으로서 작용할 수 있다.
외부 수불용성 층은 최종 비료 제품의 적당한 취급을 용이하게 하기 위해 층이 적당히 경화하는 것을 보장하기 위해 약 5% 미만의 오일을 함유해야 한다.
황 층은 비료 조성물의 중량을 기준으로 약 1.7% 내지 약 15% 범위의 양, 또는 그 사이의 어떤 양으로 중합체 코팅된 식물 영양 물질의 왁스 코팅을 둘러싼다. 예를 들면, 황 코팅은 비료 조성물의 중량을 기준으로 약 2% to 4%, 또는 그 사이의 어떤 양, 비료 조성물의 중량을 기준으로 약 2.2% to 3.8%, 또는 그 사이의 어떤 양, 또는 비료 조성물의 중량을 기준으로 약 1.7, 1.9, 2.0. 2.2, 2.4, 2.6, 2.8, 3.0, 3.2, 3.4, 3.6, 3.8, 4.0, 4.2, 4.4, 4.6, 4.8, 5.0, 5.2, 5.4, 5.6, 5.8, 6.0, 6.2, 6.4, 6.6, 6.8, 7.0, 7.2, 7.4, 7.6, 7.8, 8.0, 8.2, 8.4, 8.6, 8.8, 9.0, 9.2, 9.4, 9.6, 9.8, 10.0, 10.2, 10.4, 10.6, 10.8, 11.0, 11.2, 11.4, 11.6, 11.8, 12.0, 12.2, 12.4, 12.6, 12.8, 13.0, 13.2, 13.4, 13.6, 13.8, 14.0, 14.2, 14.4, 14.6, 14.8, 15%, 또는 그 사이의 어떤 양을 포함할 수 있다.
그러므로, 본 발명은 중량 기준으로 약 37% N 내지 약 44% N의 식물 영양 화합물, 중량 기준으로 약 1.2% 내지 약 3.0%의 중합체 층, 중량 기준으로 약 0.1 내지 약 0.8%의 중간층, 및 중량 기준으로 약 1.7% 내지 약 15%의 원소 상 황 층을 포함하는 제어된 방출 비료 조성물을 제공한다. 제어된 방출 비료 조성물은 또한 약 0.1 내지 약 0.8 중량%의 외부 수불용성 층을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 식물 영양 화합물을, 중합체를 형성하도록 반응하는 두가지 또는 두가지 이상의 전구체 화합물로 코팅하는 단계, 중간층을 중합체 위에 도포하는 단계, 그리고 용융 황을 중간층 위에 분무하여 황 층을 형성하는 단계를 포함하는 제어된 방출 비료 조성물의 제조방법을 제공한다. 외부 수불용성 층이 황 층 위에 도포될 수도 있다. 중합체가 열경화성 중합체라면, 그때는 중합체는 열경화성 수지 중합체를 형성하기에 충분한 온도에서 코팅된다.
제어된 방출 비료 조성물은 전구체 성분을 포함하는 제 1 회전 드럼을 사용하여 비료 과립의 맨 위에 중합체 층을 생성함으로써 제조될 수 있다. 이 과정에서, 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm의 크기 범위, 또는 그 사이의 어떤 크기, 예를 들면 약 1.5 mm 내지 약 2.0 mm 또는 그 사이의 어떤 크기, 예를 들면 1.0, 1.2, 1.4, 1.5, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.5, 2.6, 2.8, 3.0 mm 또는 그 사이의 어떤 크기를 갖는 비료 과립은 저장 영역으로부터 콘베이어 위로 이송되고 회전 드럼 또는 예비가열기에 이송된다. 만약 드럼이 사용되면, 회전 드럼의 제 1 섹션에서, 비료 과립은 120℉ 내지 250℉의 온도, 또는 그 사이의 어떤 온도, 예를 들면 약 150℉ 내지 약 200℉, 또는 약 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 220, 240, 230, 240, 250℉, 또는 그 사이의 어떤 온도, 예를 들면 약 170 ℉로 예열될 수 있다. 가열된 과립은 다음에 전구체 화합물로 따로따로 코팅하여 중합체 코팅을 생성한다. 예를 들어서 만약 중합체가 열경화성 수지 중합체라면, 그때는 중합체 MDI(4,4 디페닐메탄 디이소시아네이트), 및 TEA(트리에탄올아민)와 DEG(디에틸렌글리콜) 폴리올의 혼합물이 배합되고 비료 과립에 도포되며, 중합체 성분은 과립의 표면에서 중합하여 중합체 코팅을 형성한다.
제 2 코팅 단계에서 중합체 코팅된 과립은 중합체 코팅된 과립에 적용되는 약 120℉ 내지 약 250℉의 온도, 또는 그 사이의 어떤 온도, 예를 들면 약 15O℉ 내지 약 200℉, 약 170℉, 또는 약 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 220, 240, 230, 240, 25O℉, 또는 그 사이의 어떤 온도, 예를 들면 약 160℉에서 중간층 재료, 예를 들어서 그러나 제한은 아닌 왁스, 오일, 그리스, 또는 이들의 조합물과 접촉시킨다.
중합체 및 중간층 코팅된 우레아는 콘베이어 상의 제 1 드럼으로부터 회수되고 제 2 회전 드럼으로 인도하는 콘베이어로 이송된다. 연속 공정으로, 코팅된 과립은 다음에 약 24O℉ 내지 약 31O℉의 온도, 또는 그 사이의 어떤 온도, 예를 들면 약 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310℉, 또는 그 사이의 어떤 온도, 예를 들면 약 29O℉에서 용융 황과 접촉시키는데, 이것은 중합체 코팅된 과립의 중간층 코팅의 맨 위에 분무된다. 용융 황은 중간 층 위에 고체 황을 형성한다.
원한다면, 외부 수불용성 코팅은 제 2 드럼 내에서 노즐을 통해 중합체 코팅된 과립에 도포될 수 있다. 외부 수불용성 층, 예를 들면 왁스는 약 12O℉ 내지 약 250℉의 온도, 또는 그 사이의 어떤 온도, 예를 들면 약 15O℉ 내지 약 200℉, 약 170℉, 또는 약 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 220, 240, 230, 240, 250℉, 또는 그 사이의 어떤 온도, 예를 들면 약 160℉에서 도포될 수 있다.
본 발명은 따라서 식물 영양 화합물을, 중량 기준으로 약 1.2% 내지 약 3.0%를 포함하는 중합체를 형성하도록 반응하는 두가지 또는 두가지 이상의 전구체 화합물로 코팅하는 단계, 중량 기준으로 약 0.1 내지 약 0.8%의 중간층을 형성하도록 중합체 위에 성분 또는 조성물을 도포하는 단계, 그리고 중량 기준으로 약 1.7% 내지 약 15%의 용융 황을 중간층 위에 분무하여 황 층을 형성하는 단계를 포함하는 제어된 방출 비료 조성물의 제조방법을 제공한다. 식물 영양 조성물은 제어된 방출 비료 조성물의 전체 성분들 중 중량 기준으로 약 37% N 내지 약 44% N이다. 원한다면, 외부 수불용성 층이 약 0.1 내지 약 0.8중량%를 포함하는 황 층 위에 도포될 수도 있다. 중합체가 열경화성 중합체라면, 그때는 중합체는 열경화성 수지 중합체를 형성하기에 충분한 온도에서 코팅된다.
여기 기술된 바와 같은 제어된 방출 비료 조성물의 방출 속도 및 내구성은 예를 들어서, 충격 시험(Impact Test) 또는 코팅된 비료 제품의 일체성을 결정하기 위해 사용되는 다른 시험에 따라 측정될 수 있다. 충격 시험은 예를 들어서, 60그램의 코팅된 제품을 금속 판 위에 20피트 길이, 3-6인치 직경 관을 통해 낙하시키고, 이어서 마멸된 비료 제품으로부터 비료 성분의 방출 속도를 측정하는 것을 수반할 수 있다. 수성 방출 속도를 측정하기 위해 약 10-20 그램의 마멸된 비료를 150-200 ml의 물에 넣고, 샘플을 다른 시간 간격으로 - 예를 들면 2시간, 1일, 3일, 7일, 14일 및 21일째에 회수하고 샘플을 비료 물질에 대한 적당한 시험을 사용하여 시험하였다. 예를 들면, 우레아계 비료의 경우에, 샘플의 우레아 및 암모니아성 질소를 어떤 적당한 시험, 예를 들어서, Association of Official Analytical Chemists (AOAC)에 의해 서술된 방법을 사용하여 측정할 수 있다.
이러한 시험으로부터의 결과는, 비료 조성물의 전체 중량의 예를 들어서 1.8 중량%를 갖는, 비료 코어를 둘러싸는 폴리우레탄 층, 왁스 코팅(0.3중량%), 황 코팅(3.8중량%) 그리고 이것은 왁스 층(0.5중량%; 실시예 3, 표 1, 및 도 1A, 및 1B에 따라 제조된, 제품 43N-1.8PU-0.3W-3.8S-0.5W 참조)으로 코팅되어 이들을 순차적으로 포함하는 본 발명의 제어된 방출 비료 조성물이, 비료 코어를 둘러싸는 황 층(비료 조성물 전체 중량의 5 중량%), 폴리우레탄 층(2.8중량%) 및 왁스 코팅(0.5 중량%, 실시예 1에 따라 제조된 제품, 42N-5S-2.8PU-0.5W; 표 1, 및 도 1A 및 1B 참조)을 순차적으로 포함하는 종래 기술의 제어된 방출 조성물과 비교할 때 비료 성분의 효과적인 시간 방출을 제공한다. 폴리우레탄의 양을 % 중량 기준으로 1.8%에서 2.5%로 증가시키는 것(실시예 4에 기술된 제품; 43N-2.5PU-0.3W-3.8S-0.5W; 표 1 및 도 1A 및 1B 참조)은, 또한 비료 조성물로부터 질소의 방출 속도를 더 감소시킨다.
본 발명의 제어된 방출 비료의 제조와 연관된 비용의 분석은, 예를 들어서 실시예 3에 기술된 제품(표 1; 43N-1.8PU- 0.3W-3.8S-0.5W; 및 도 1A, 및 1B 참조)은 실시예 1에 기술된 제품(표 1; 42N-5S-2.8PU-0.5W; 및 도 1A 및 1B 참조)과 비교할 때, 또는 예를 들어서 US 6,338,746에 기술된 것과 같은 비료 코어와 황 코팅의 외부를 둘러싸는 중합체 코팅을 갖는 다른 제어된 비료 방출 성질과 비교할 때, 상당한 비용 절약을 가리킨다. 본 발명의 실시예 3에서 기술된 것과 같은 제어된 방출 비료 조성물, (43N-1.8PU-0.3W-3.8S-0.5W)은 8.63의 비용 지수를 갖는데, 이겻은 실시예 1에서 기술된 것과 같은 종래 기술의 제품 (42N-5S-2.8PU-0.5W)에 대한 9.58의 비용 지수와 비교된다. 이때 비용 지수는 비료 제품 내의 단위 질소 당 제어된 방출 비료를 제조하는 비용(각 성분의 비용, 제품 제조를 위한 생산 및 취급 비용 포함)을 계산함으로써 구해진다.
비용 지수는 원하는 방출 성질을 여전히 유지하면서 중합체 층에 사용된 중합체의 양을 감소시킴으로써 또한 감소될 수 있다. 예를 들면, 1.2% 폴리우레탄을 포함하는 제품은 8.43의 지수 비용을 갖는다. 2.8% 폴리우레탄을 포함하는 제어된 방출 비료 제품(예를 들면 실시예 4에 기재된 제품; 43N-2.8PU-0.3W-2.2S-0.5W)은 또한 9.58의 비용 지수를 갖는 종래 기술(실시예 1; 42N-5S-2.8PU-0.5W)과 비교했을 때 낮은 비용 지수(9.43)를 나탸낸다.
본 발명의 제어된 방출 비료는 다음의 실시예를 참고하여 예시할 것이다.
하기 실시예들의 제어된 방출 비료 조성물은 본질적으로 US 5,599,374 (예를 들면 컬럼 5, 라인 21 내지 컬럼 6 라인 33 참조; 이것은 여기에 참고문헌으로 포함됨)에 기술된 바와 같이 제조되었으나, 이 방법은 실시예들에 기술된 바와 같은 순서로 코팅을 도포하기 위해 수정되었다. 방법은 본질적으로 우레아 과립(크기 범위 약 1.0 내지 약 3.0 mm)을 뜨거운 공기로 약 160℉ 내지 약 18O℉로 예열하고, 가열된 과립을 하나 이상의 드럼 내에서 일련의 적용 노즐을 사용하여 성분들의 원하는 조합으로 코팅하는 것을 수반한다.
폴리우레탄 코팅이 도포된다면(실시예 2, 3 및 4에서와 같음), 가열된 과립은 전구체 화합물로 코팅하여 중합체 코팅을 제조한다. 예를 들면, 중합체 MDI (4,4 디페닐메탄 디이소시아네이트), TEA (트리에탄올아민) 및 DEG (디에틸렌글리콜) 폴리올의 혼합물을 비료 과립에 도포하고, 중합체 성분들을 과립의 표면에서 중합하여 중합체 코팅을 형성한다.
중합체 코팅이 왁스 층으로 덮힌다면(실시예 3 및 4에서와 같음), 그때는 중합체 코팅된 과립을 약 120℉ 내지 약 25O℉의 온도, 예를 들면 약 160℉에서 왁스와 접촉시키고, 왁스를 중합체 코팅된 과립 위에 도포한다. 왁스-중합체 코팅된 우레아를 다음에 제 1 드럼으로부터 회수하고 제 2 회전 드럼으로 운반하고 약 280℉ 내지 약 310℉의 온도, 예를 들면 약 290℉에서 용융 황과 접촉시키는데, 이것은 왁스 코팅의 맨 위에 분무된다. 제 2 왁스 코팅은 제 2 드럼 내에서 적용 노즐을 사용하여 황 코팅된 과립에 도포되고 약 12O℉ 내지 약 250℉의 온도에서, 예를 들면 약 160 ℉에서 도포된다.
만약 비료 코어가 황 층으로 먼저 코팅된다면(실시예 1에서와 같음), 그때는 용융 황은 대략 280℉-310℉의 온도에서 가열된 비료 과립에 도포된다. 황 코팅된 우레아 과립은 다음에 제 2 회전 드럼으로 옮겨지고 전구체 화합물로 코팅되어 중합체 MDI (4,4 디페닐메탄 디이소시아네이트), TEA (트리에탄올아민) 및 DEG (디에틸렌글리콜) 폴리올의 혼합물을 포함하는 중합체 코팅을 생성하는데 이것은 비료 과립에 도포되고, 중합체 성분들은 과립의 표면에서 중합하여 중합체 코팅을 형성한다. 중합체 코팅된 과립은 다음에 약 12O℉ 내지 약 250℉의 온도에서, 예를 들면 약 160 ℉에서 왁스 층으로 코팅된다.
만약 비료 코어가 폴리우레탄, 및 황으로 코팅된다면(실시예 2에서와 같음), 그때는 폴리우레탄 코팅된 비료 과립이 대략 280℉-310℉의 온도에서 황 층으로 코팅된다. 황 코팅된 우레아 과립은 다음에 제 2 드럼 내에서 적용 노즐을 사용하여 왁스의 층으로 코팅되고 약 12O℉ 내지 약 250℉의 온도에서, 예를 들면 약 160 ℉에서 도포된다.
위에서 제조된 것과 같은 비료 조성물은 다음에 예를 들면 유체 베드 냉각기를 사용하여 약 95℉ 내지 약 115℉ 범위의 온도로 찬 공기로 냉각될 수 있다. 과립은 다음에 크기결정되고 저장되고 포장될 수 있다.
실시예
실시예 1: 42N-5S-2.8PU-0.5W (비교 실시예)
이 실시예에서는, Detrick의 US 5,599,374(예를 들면 컬럼 2 라인 65 내지 컬럼 3, 라인 22; 이것은 여기에 참고문헌으로 포함됨)의 교시내용에 따라, 위에서 기술된 바와 같이 도포된 외부 왁스 층을 부가하여 제어된 방출 비료 물질을 제조하였다. 우레아 과립(전체 비료 조성물의 91.7 중량%; 이것은 42 중량% 질소 (42N) 기여를 제공한다)을 먼저 황으로 코팅하고 이어서 열경화성 수지 중합체(DEG-TEA 폴리올 및 디이소시아네이트, MDI)의 코팅 및 왁스의 코팅을 하였다. 황 코팅은 과립의 전체 중량을 기준으로 약 5% (5S)의 중량 퍼센트 도포에 의해 달성된 두께를 가지며, 과립의 전체 중량을 기준으로 약 2.8wt% (2.8PU)의 중합체 층, 그리고 과립의 전체 중량을 기준으로 약 0.5 wt% (0.5W)의 왁스 층을 갖는다(축약 표시: 42N-5S-2.8PU-0.5W)
실시예 2: 42N-2.8PU-5S-0.5 W (비교 실시예)
우레아 과립(42 중량% 질소 (42N) 기여를 제공하는 전체 비료 조성물의 91.7 중량%)은 열경화성 수지 중합체(DEA-TEG 및 MDI; 실시예 1에 기재된 것과 같은 조성물)의 제 1 코팅, 이어서 황 층 그리고 다음에 이어서 왁스의 층을 갖는다. 제 1 중합체 코팅은 과립의 전체 중량을 기준으로 약 2.8wt% (2.8PU)의 중량 퍼센트 도포에 의해 달성된 두께를 가지며, 과립의 전체 중량을 기준으로 약 5% (5S)의 황 층 및 약 0.5 wt% (0.5W)의 왁스 층으로서, 중간 왁스, 파라핀 왁스, 또는 알파-올레핀 왁스 중 한가지를 갖는다(축약 표시: 42N-2.8PU-5S-0.5W).
실시예 3: 43N-1.8PU-0.3W-3.8S-0.5W
이 실시예에서는, 제어된 방출 비료를 본 발명에 따라 제조하였으나, 다른 조성물들이 본 발명에서 기술된 바와 같이 제조될 수 있음을 이해하여야 한다.
우레아 과립(43 중량% 질소 (43N) 기여를 제공하는 전체 비료 조성물의 93.6 중량%)은 열경화성 수지 중합체(DEA-TEG 및 MDI; 실시예 1에 기재된 것과 같은 조성물)의 제 1 코팅, 이어서 왁스의 층, 이어서 황 층 그리고 다음에 이어서 왁스의 층을 갖는다. 중합체 코팅은 과립의 전체 중량을 기준으로 약 1.8% (1.8PU)의 중량 퍼센트 도포에 의해 달성된 두께를 가지며, 과립의 전체 중량을 기준으로 약 0.3% (0.3W)의 제 1 왁스 층, 약 3.8% (3.8S)의 황 층 및 약 0.5 wt% (0.5W)의 왁스 층으로서, 중간 왁스, 파라핀 왁스, 또는 알파-올레핀 왁스 중 한가지를 갖는다(축약 표시: 43N-1.8PU-0.3W-3.8S-0.5W).
실시예 4: 43N-2.8PU-0.3W-2.2S-0.5W
이 실시예에서는, 제어된 방출 비료를 본 발명에 따라 제조하였으나, 다른 조성물들이 본 발명에서 기술된 바와 같이 제조될 수 있음을 이해하여야 한다.
우레아 과립(43 중량% 질소 (43N) 기여를 제공하는 전체 비료 조성물의 94.5 중량%)은 열경화성 수지 중합체(DEA-TEG 및 MDI; 실시예 1에 기재된 것과 같은 조성물)의 제 1 코팅, 이어서 왁스의 층, 이어서 황 층 그리고 다음에 이어서 왁스의 층을 갖는다. 중합체 코팅은 과립의 전체 중량을 기준으로 약 2.5% (2.5PU)의 중량 퍼센트 도포에 의해 달성된 두께를 가지며, 과립의 전체 중량을 기준으로 약 0.3% (0.3W)의 왁스 층, 약 2.2% (2.2S)의 황 층, 및 약 0.5 wt% (0.5W)의 왁스 층으로서, 중간 왁스, 파라핀 왁스, 또는 알파-올레핀 왁스 중 한가지를 갖는다(축약 표시: 43N-2.8PU-0.3W-2.2S-0.5W).
실시예 5 - 제어된 방출 비료 조성물로부터 질소(N)의 방출 속도
실시예 1-4에서 제조된 제어된 방출 비료 조성물을 충격 시험의 전과 후에 비료의 방출 속도에 대해 시험하였다. 이 시험의 결과를 표 1 및 도 1A 및 1B에 나타낸다.
Figure 112011010230024-pct00001
표 1 및 도 1A 및 1B에 나타낸 바와 같이, 43N-1.8PU-0.3W-3.8S-0.5W (실시예 3) 또는 43N-2.8PU-0.3W-2.2S-0.5W(실시예 4)와 같은, 중합체 층, 중간층, 황 층 및 외부 수불용성 층으로 순차적으로 코팅된 내부 비료 코어를 포함하는 본 발명에 따라 기술된 제어된 방출 비료 제품은 중량 기준으로 더 많은 폴리우레탄을 포함하는 종래 기술 제품, 42N-5S-2.8PU-0.5W(실시예 1)(충격 시험 전에 7일에 걸쳐 24%N 방출, 또는 충격 시험 후에 48%N)과 비교했을 때, 유사하거나 더 느린 비료 방출 속도를 나타낸다(충격 시험 전에 7일에 걸쳐 19.5%N 방출 또는 13.3%N 방출, 또는 낙하 시험 후 7일에 걸쳐 42.2% 및 30.9%N 방출).
비료 제품의 제조와 연관된 비용은, 비료 제품 내의 단위 질소 당 표시된, 각 성분의 비용, 제품 제조를 위한 생산 및 취급 비용을 포함하는 제어된 방출 비료를 제조하는 비용을 계산하여 비용 지수를 얻음으로써 구해진다. 표 1에 표시한 바와 같이, 43N-1.8PU-0.3W-3.8S-0.5W (실시예 3)은 8.63의 비용 지수를 갖는데, 종래 기술 제품 42N-5S-2.8PU-0.5W (실시예 1)에 대한 9.58의 비용 지수, 또는 43N-2.8PU-0.3W-2.2S-0.5W, 실시예 4에 대한 9.43의 비용 지수와 비교된다.
모든 인용문헌은 여기에 참고문헌으로 포함된다.
본 발명을 한가지 이상의 구체예에 관하여 기술하였다. 그러나, 특허청구범위에 정의된 것과 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 수많은 변형 및 수정이 행해질 수 있다는 것은 당업자들에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 수용성 식물 영양 화합물의 코어를 포함하며, 코어는 코어로부터 밖으로 순차적으로, 중합체 층, 중간층, 및 원소상 황 층으로 코팅되며,
    상기 중합체 층은 열경화성 수지 중합체 층이고,
    상기 중간층은 왁스, 오일, 윤활제, 계면활성제, 또는 이들의 조합물이며,
    수용성 식물 영양 화합물은 중량 기준으로 37% 내지 44%의 질소(N) 농도를 가지며, 중합체 층은 중량 기준으로 1.2% 내지 3.0%이고, 중간층은 중량 기준으로 0.1% 내지 0.8%이고, 원소상 황 층은 중량 기준으로 1.7% 내지 15% 인 것을 특징으로 하는 제어된 방출 비료 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 수용성 식물 영양은 우레아인 것을 특징으로 하는 제어된 방출 비료 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 외부 수불용성 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어된 방출 비료 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서, 중간층 및 외부 수불용성 층은 같거나 다르며, 왁스, 오일, 윤활제, 계면활성제, 또는 이들의 조합물로 구성되는 군으로부터 선택된 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어된 방출 비료 조성물.
  5. 제 3 항에 있어서, 외부 수불용성 층은 중량 기준으로 0.1% 내지 약 0.8%인 것을 특징으로 하는 제어된 방출 비료 조성물.
  6. i) 식물 영양 화합물을 중합체를 형성하기 위해 반응성인 두가지 또는 두가지 이상의 전구체 화합물로 코팅하는 단계,
    ii) 중간층을 중합체 위에 코팅하는 단계, 그리고
    iii) 용융 황을 중간층 위에 분무하여 황 층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 중합체층은 열경화성 수지 중합체층이고, 상기 중간층은 왁스, 오일, 윤활제, 계면활성제, 또는 이들의 조합물이고, 식물 영양 화합물을 중합체를 형성하기 위해 반응성인 두가지 또는 두가지 이상의 전구체 화합물로 코팅하는 단계는 중합체를 열경화하기에 충분한 온도에서 처리하며,
    수용성 식물 영양 화합물은 중량 기준으로 37% 내지 44%의 질소(N) 농도를 가지고, 중합체층은 중량 기준으로 1.2% 내지 3.0%이고, 중간층은 중량 기준으로 0.1% 내지 0.8%이고, 황 층은 중량 기준으로 1.7% 내지 15.0% 인 것을 특징으로는 제어된 방출 비료 조성물의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 식물 영양 화합물은 우레아인 것을 특징으로 하는 제어된 방출 비료 조성물의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 용융 황을 분무하는 단계 후, 외부 수불용성 층을 황 층 위에 도포하며, 상기 외부 수불용성 층은 왁스, 오일, 윤활제, 계면활성제, 또는 이들의 조합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제어된 방출 비료 조성물의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 두가지 또는 두가지 이상의 전구체 화합물은 폴리이소시아네이트 및 폴리올인 것을 특징으로 하는 제어된 방출 비료 조성물의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 외부 수불용성 층은 중량 기준으로 0.1% 내지 0.8%인 것을 특징으로 하는 제어된 방출 비료 조성물의 제조방법.
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