KR101948339B1 - 동적 붕괴성을 지닌 토양 개량제 및 비료, 이의 제조 방법, 및 농업에서 이의 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염기로서 광물질 탄산염을 함유하는 특히 염기성인 광물질 토양 개량제(enriching agent)에 관한 것으로서, 과립 내에서 파열, 큰 분열, 확산, 큰 "확산"을 일으킬 수 있는, 즉, 상기 과립이 토양과 접촉할 때, 구체적으로는 토양의 물 또는 수분과 접촉할 때, 과립이 파열 또는 "폭발(explode)"하게 만드는 경향이 있는 힘을 과립의 표면 상 및/또는 과립의 내부에 나타낼 수 있는 1종 이상의 "동적 붕괴"제를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 탄산염은 바람직하게는 천연 탄산칼슘 또는 침강 탄산칼슘인 것을 특징으로 한다.

Description

동적 붕괴성을 지닌 토양 개량제 및 비료, 이의 제조 방법, 및 농업에서 이의 용도{SOIL CONDITIONERS AND FERTILISERS HAVING DYNAMIC DISINTEGRATION, METHOD FOR MANUFACTURING SAME, AND USES THEREOF IN AGRICULTURE}

본 발명은 시비 재료 부문, 더 구체적으로는, 곡물 및 사료 농업, 대형 작물, 유료 작물, 단백질 작물과 같은 일반적 농업, 임업, 일반적 삼림 작물, 종묘장, 채소 및 콩과 식물의 생산과 같은 모든 관련 분야, 및 목초지, 에너지 생산을 위한 바이오매스 작물, 환경적 목적을 위한 식물 피복 작물, 및 잔디밭 또는 조림 지역에 대한 가정 또는 레저 사용을 비롯한 다른 모든 유형의 농업의 모든 분야에 있어서 유용한 토양 개량제(enriching agent) 및 비료의 부문에 관한 것으로서, 이하 내용에서 명세서 및 특허 청구 범위 전체에 걸쳐 "토양 개량제"에 관한 것이다.

더 구체적으로는, 본 발명은, 그러나 비제한적인 기준으로, 광물질, 가장 구체적으로는 모든 유형 및 모든 기원(천연 탄산칼슘, 또는 침강 탄산칼슘(또는 PCC) 등과 같은 산업형)의 탄산칼슘을 함유하는 토양 개량제 및 비료, 더 구체적으로는 "염기성 광물질" 토양 개량제로 알려진 토양 개량제에 관한 것이다.

마지막으로, 본 발명은 구체적으로는 큰 지면 "군락 형성(colonisation)" 능력, 즉, 지표면의 커버리지(coverage)의 큰 능력을 지닌 과립 형태의 이러한 토양 개량제 또는 비료의 제조에 관한 것이다.

과립화된 종래 염기성 광물질 토양 개량제는 일반적으로 농업용 토양에 살포(spread)되고 이후 토양을 기경(work)함으로써 혼입된다. 분말과 비교하여, 이것은 고객을 위한 상당한 장점들을 가진다: 살포의 용이성, 바람에 대한 저민감성, 방출되는 분진의 매우 상당한 감소. 공급자를 위해서, 운송 및 판매의 확산은 또한 상당한 장점을 가진다.

그러나, 과립화 방법은 이러한 토양 개량제의 작물학적 효능을 감소시킨다. 첫째로, 미세 입자에 의한 토양의 더 적은 커버리지 때문이고(1 제곱 미터당 훨씬 적은 영향 지점(impact points)), 그리고 둘째로 (예를 들어 압축에 의한) 과립화 방법 및/또는 과립화 과정 중에 첨가된 첨가제 때문이다. 후자는 살포기에서 영향에 대한 저항성을 향상시키며, 원심 효과를 통해 과립의 지면 분포를 향상시키고, 취급 또는 살포하는 동안의 분진 방출을 제한하지만, 이들을 구성하는 기본 입자의 확산을 크게 손상시켜, 과립화된 토양 개량제의 효능을 감소시킨다.

토양 개량제 과립은 종래 기술에 주지되어 있지만, (제조, 운반, 취급, 분진 등과 관련된 다른 단점들에 추가하여) 지면에서 이들의 작용은 "중력 효과 하의 파괴(break down)" 작용이며, 즉, 과립은 수분에 노출시 붕괴하지만, 그 자체로 바스러져서, 오직 직경 2~3 mm만을 커버한다.

탄산칼슘이 물에 매우 불용성이기 때문에, 이것은 토양에서 매우 조금만 이동한다. 따라서 토양은 이러한 유형의 과립을 만족스럽게 확산시키기 위해 기경되어야 하며, 이것은 특히 토양의 기경이 필연적으로 감소되거나 불가능한 작물 시스템(천연 목초지, 포도원, 삼림, 골프장 등)에서 최종 사용자에게 주요한 제약이 된다.

일부 과립은 가용성 염, 특히 "질산(nitric)" 형태인 질소를 함유한다. 이것은 매우 가용성이며 매우 빠르게 용해되고, 넓은 지면 면적을 커버하기 위한 어떠한 요건 없이 모세관 확산에 의해 토양을 개량시킨다.

역으로, 매우 불용성인 토양 개량제가 또한 공지되어 있으며, 이는 분명하게 영향 지점에서만 효과적이고, 과립 크기 정도의, 예를 들어 1 mm 정도의 면적만을 커버한다.

이러한 문제점들이 주지되어 있고, 오랫동안 그러했으나, 놀랍게도, 관련된 산업과 사용자는 현재의 제품에 만족해왔고, 본 출원인의 지식에서, "전문적인" 용도에서 이러한 단점들을 해결하고자 하는 어떠한 제품도 존재하지 않았다.

따라서 본 발명은 과립의 공지된 장점들을 반드시 유지하지만, 또한 이들의 단점들을 반드시 최소화하고, 이들에게 더 큰 지면 커버리지 능력을 부여하지만, 살포 이전에 수분에 민감하지 않으면서, 동시에 제조 방법, 포대로 넣거나 벌크로서의, 운반 및 최종 토양 살포의 영향에 저항한다. 자연히, 이것은 또한 가능한 한 분진 방출을 반드시 감소시키고, 자연히, 비료의 또는 염기성 광물질 토양 개량제의 "영양성" 또는 "토양 개량" 특성을 반드시 보존시킨다.

추가로, 본 발명은 또한, 예를 들어 천연 목초지에서, 또는 포도원에서, 토양을 기경하는 것이 불가능하거나 어려운 경우라 할지라도 이러한 토양 개량제를 효과적으로 만들고자 한다.

과립은 또한 상기 나타난 바와 같이 이의 제조 및 운반에 저항하도록 충분히 기계적으로 저항성이야 하고, 그럼에도 불구하고 매우 큰 지면 커버리지와 함께 지면에서 "용융(melting)"의 능력이 있어야 하며, 이것은 (다른 이유로 인해, 어쨌든 토양을 기경하는 것이 필수적인 경우인 농업의 특정 유형을 제외하고) 토양을 기경할 필요성이 없거나 아주 적다는 것을 의미한다.

하기 내용에서, 단일 용어 "토양 개량제"는 염기성 광물질 토양 개량제, 특히 탄산염 염기의 토양 개량제, 가장 구체적으로는 PCC(침강 탄산칼슘) 및/또는 GCC(천연 분쇄 탄산칼슘)을 표기하기 위해 사용될 것이지만, 당업자는, 임의 필요한 수정을 가하면서, 선택된 용액이 또한, 단독으로 또는 토양 개량제와의 혼합물로 사용된, 질소, 인산염, 칼륨 또는 다른 비료들에, 그리고 더 넓게는, 시비 재료에 적용됨을 이해할 것이다. 단순성 때문에 "토양 개량제"라는 단어는 이러한 모든 선택사항들을 표기한다.

본 발명의 주 목적이 과립을 더욱 "효과적으로" 만드는 것이며, 이는 토양을 기경할 필요성이 없거나 아주 적다는 것을 의미한다는 것을 잘 알게 될 것이다. 본 발명은 용량을 감소시키고자 하지 않고, 적용되는 용량을 더욱 효과적으로 만들고자 한다. 최종 사용자는 아마도 "습관적인" 용량을 이용하는 것을 유지하려고 하겠지만, 본 발명은 그들이 확산의 결핍을 통해 감소되는 효능으로 인한 필수 용량을 증가시키지 않을 수 있도록 할 것이며; 그러면 이들은, 토양의 천연 산성화에 대한 더 우수한 작용 때문에 향상된 수확을 비롯한, 석회 처리(liming) 또는 토양 시비에 관한 모든 향상을 분명하게 관찰할 것이다.

본 발명에 의해 선택된 일반적인 방법은 과립의 "동적" 붕괴 방법이다.

용어 "동적 붕괴"는 파열(bursting), 큰 분열, 큰 "확산"에 의해, 지면에 뿌려진 과립 주변의 넓은 지면 면적에 걸쳐(지면의 넓은 "커버리지") 미세과립을 생성할 수 있게 하는 임의 형태의 힘을 지칭하며, 이는 이것이 토양, 더 구체적으로는 토양의 물 및/또는 수분과 접촉할 때 과립을 파열 또는 "폭발"하도록 만드는 경향이 있는 내부의 힘을 암시한다. 이하 내용에서, 간소화를 위해, "큰 분열".

본원에서 형용사 "큰(great)"은, 하기 실시예에서 나타나는 바와 같이, 가장 가까운 공지된 확산제보다 매우 현저하게 우수한 규모의 정도를 의미한다.

본 발명이, 종래 기술의 과립의 직경 0.3~0.7 cm과 비교하여, 직경 2~5 cm만큼 클 수 있는 지면 커버리지를 지칭한다는 것이 하기에 나타나 있다.

본원에서 유일한 비교 참조는 자연히 종래 기술의 과립이 될 것이며, 매우 만족스러운 커버리지가, 특히 분말로 얻어질 수 있으나, 주요한 단점들: 분진, 바람에 대한 민감성 등과 함께 얻어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

본 발명에 따라, 일반적인 평균 특성이 사용되며, 이의 기능은 "토양 개량제" 과립의 동적 붕괴를 일으키는 것이고, 이는 토양의 물 및/또는 수분과 접촉할 때 기본 입자의(즉, 각 개별 과립을 포함하는 입자의) 파열 또는 확산 또는 "폭발"을 일으킬 것이다. 이 방법에 의해, 생성물/토양/물 접촉 면적은 크게 증가하고, 따라서 영향력 있는 과립의 구역의 크기 또는 면적 또는 부피는 크게 증가하며, 따라서 염기성 광물질 토양 개량제로부터 기대되는 중화 반응 또는 과립화된 비료에 함유된 영양성분에 의한 식물의 공급을 선호한다.

따라서 본 발명은 염기로서 광물질 탄산염을 함유하는 특히 염기성인 광물질 토양 개량제에 관한 것이며, 이것은 물 및/또는 수분의 존재 하에 과립 내에서 및/또는 이의 표면에서 파열, 큰 분열, 확산, 큰 "확산"을 일으킬 수 있는, 즉, 상기 과립이 물 및/또는 수분, 특히 토양, 더 구체적으로는 토양의 물 또는 수분과 접촉할 때 과립이 파열 또는 "폭발"하게 만드는 경향이 있는 힘을 과립 내부 및/또는 과립의 표면 상에 끌어들일 수 있는 1종 이상의 "동적 붕괴"제를 함유한다.

다르게 명시되지 않은 한, "동적 붕괴"는 모든 이러한 현상에 대해 사용될 것이다.

본 발명은 특히 이러한 광물질 토양 개량제에 관한 것으로, 상기 탄산염은 천연 또는 침강 탄산칼슘이다.

하기에, 본 발명의 여러 가지 실시양태가 기술될 것이며, 이는, 1 이상의 과립의 성분과 토양의 물(또는 이의 수분)과의 반응으로 인한, 과립의 내부 및 가능하게는 과립의 표면 상에, 그러나 본질적으로는 과립 내부에, 공기 중의 자유수 또는 수분(주변 수분에 대한 이 노출은 제조, 저장 및 운반 중에 명백한 이유로 인해 최대한 회피되어야 하지만, 또한 살포 중에도, 최대 효과를 일으키기 위해서, 동적 붕괴가 지면 상에서 또는 이에 최대한 가깝게 일어나게 하기 위해서도 회피되어야 함), 및/또는, 크게 바람직한 방법으로는, 토양의 자유수 또는 수분과 접촉할 때 생성되는, 극히 바람직한 방식으로는 이의 작용이 과립의 구조 내에서 더 우수한 방식으로 일어나도록 만들 수 있는 과립에 물이 들어가면서 생성되는, 내부의 힘을 사용함으로써 시행되는 기능인, "개별 과립의 큰 분열"와 동일한 기능을 통해 상기 "일반적인 방법"을 지지한다.

상기 기술된 "일반적인 기능"에 따라, 본 출원인은 염기성 광물질 토양 개량제, 특히 생석회(CaO)에 의해 석회석 토양 개량제를 "투여(doping)"하는 것을 고려하였다.

그러나, 이것은 매우 뚜렷한 실패를 일으키는데, 이것은 분명히 생석회는 토양의 물과의 접촉할 때 팽윤하고, 과립이 폭발하도록 만들 수 있지만, 폭발이 일어나기 전에, 생석회는 극히 반응성이고 흡습성인 물질이기 때문에, 이것은 또한 공기 중 수분과의 접촉만으로 반응하고 팽윤할 것이기 때문이다. 따라서 과립은 예를 들어 운반 또는 저장 중에 파열할 것이고, 이는 소정 목표의 실패를 나타낸다.

이 예시를 통하여, 동적 붕괴를 일으킬 수 있는 동일한 물이 또한 경시적인 과립 특성의 안정성에 대해 작용할 수 있다는 것을 알 수 있다.

이러한 논리적인 해법이 이미 시도되었고, 분명하게 실패하였으며, 이는 "팽윤"에 의한 이러한 기술의 유형에 대한 편견을 만들었고; 실제로, 주변 수분을 제거하거나, 과립을 진공 포장된 봉지로 또는 질소 중에 운송하거나, 또는 다른 크게 불가능한 해결책들을 사용하는 것은 불가능하다.

따라서 산업에서는 이 접근법을 최종적으로 단념하였으나, 그럼에도 불구하고 본 출원인의 가치는 이 접근법을 탐구하는 것을 계속했다는 점이다.

사실상, 이후 출원인은 상기 기술된 바와 같은 매우 큰 분열의 접근법에 의지하였으나, 석회와 같은 반응성 염기를 사용하지 않고 1 이상의 산성 첨가제를 사용하고자 하였다. 토양 개량제의 탄산염과 반응하는 후자는, 과립 외부에 및 바람직하게는 과립 내부에 기포의 격렬한 발생을 일으켜 이것이 파열하도록 한다.

염기성 석회석 토양 개량제와 반응하는 산성 첨가제는 이의 효능을 저하시킬 것이며; 본 출원인이 이 효과를 정량적으로 무시할 수 있도록 개발한 저용량(0.5~2 건조 중량% 정도, 바람직하게는 약 1 건조 중량%)으로 저하시킬 것으로 추정될 것이다.

폭발 반응을 최대화하기 위해서, 강산을 사용하는 것이 타당하나, 이것은 취급하기에 위험하고, 시험 후에, 매우 격렬하게 반응하며, 또한, 이들의 고반응성 때문에, 제조 "공정" 중에 혼입되기 어렵다.

미세-캡슐화된, 예를 들어 중합체 등으로 캡슐화된 강산을 사용하는 것을 생각할 수 있으나, 이러한 해결책은 경제적 허용 가능성에 관한 본 발명의 또 다른 필수적인 사항과 분명하게 양립할 수 없다. 사실상, 발견된 기술적 해결책은 과립 가격에 지나치게 현저한 상승을 일으켜서는 안 된다.

본 출원원은 인산을 사용하는 것을 고려하였으나, 인은 이미 다른 경로들을 통해 거래되고, 이 경우 이것은 농업에서 이용할 수 있기에는 너무 적은 양일 수 있다. 산업적 "공정"에서 이러한 유형의 제품을 혼입하는 것의 어려움과 이의 부식 작용은 본 출원인이 이러한 접근 방식을 사용하지 않게 하였다.

따라서 이것은 가능한 해결책 중 하나이지만, 이것의 효과가 상기 기술된 경쟁에 의해 덜 예측 가능하기 때문에, 이것은 현저하게 덜 바람직하다.

따라서 본 출원인은, 이것이 너무 반응성이지 않기 위해 "약한" 것이면서 본원에 고려된 유형의 토양 개량제 또는 비료의 성분과의 경쟁에 끼어들지 않는 다른 산들을 시도하였다.

본 출원인은 공지된 산 및 용이하게 시장에서 구할 수 있는 산, 예컨대 포름 산 및 시트르산을 시도하였으나, 형성된 가스 방출은, 필드에서, 과립의 기본 입자의 진정한 확산을 일으키기에 불충분하다는 것을 입증하였으며; 실험실에서 약 8~10 mm의 면적을 커버하는 분열를 실제로 달성하였고, 따라서 중력의 유일한 효과 하의 확산보다 더 우수하였으나, 이것은 본 출원인이 목표로 세운 매우 큰 분열의 포부를 만족시키지 못했다.

2~3 건조 중량%의 용량으로 사용된 당밀(비트(beetroot) 작물로부터 유래된 현탁액 중의 당)은 과립화 중에 첨가제로서 사용되고, 과립화의 요건들을 실제로 만족시키지만, 얻어진 과립은 임의 동적 또는 활성 특성 없이 유일하게 중력의 효과 하에서 파괴된다.

다른 접근을 계속하여, 본 출원인은 실험실에서 및 필드에서, 제조된 과립을 0.1~2% 범위의 상이한 용량으로, 상이한 입도(300 ㎛~3 mm)의 칼륨 아크릴아미드와 아크릴레이트의 가교 결합된 공중합체로 제조된 "음이온성 초흡수성" 아크릴 공중합체로 알려진 아크릴 공중합체 내로 이들을 혼입시켜 시험하였다. 수행된 붕괴 시험은 흥미로운 동적 붕괴 결과를 제공하였다(필드 시험의 결과를 참조한다). 그러나, 이 기술의 비용, 및 사용된 중합체의 본질적 특성은 본 출원인이 덜 비싸고 더욱 천연인 대안적인 기술, 즉 합성 화학을 사용하지 않는 기술을 고려하게 하였다.

결국, 이러한 모든 시험들 후에, 본 출원인이 채택한 해결책은, 완전히 바람직한 방식으로, 그리고 놀라운 결과들을 갖는, 완전히 상이한 접근법을 사용하는 것으로, 즉, 팽윤성 점토 유형, 특히 벤토나이트 유형의 중간 정도의 팽윤성 제품(기술할 필요가 없는 주지된 팽윤성 점토)을 사용하는 것이다. 이러한 점토는 종이 또는 카드 시트의 제조를 위해, 또는 시추(boring) 슬러지 및 유사한 물질들에서 중량제로서, 듀얼 시스템으로 공지된 특정 시스템에서 결합제로 또는 제2 보유제로 사용된다.

그러나 주지되어 있는 이의 수팽윤 특성은, 본 발명에 따른 "동적" 분열를 달성하기 위해 한 번도 사용되지 않았다. 조금 놀라운 방식으로, 이러한 특정 용도를 위한 벤토나이트의 사용은, 실험실 시험뿐만 아니라 또한 무엇보다도 상기 모든 필드 시험 중의 파열에 있어서, 대부분 상기 "동적 붕괴"에 관한, 이의 단순한 팽윤이 상상할 수 있게 하는 것보다 크게 우월한 파열 포텐셜(potential), 즉 매우 활성적인 협력에 대한 포텐셜을 드러내며: 이 놀라운 결과를 고려한 후에, 그리고 이론에 구속받지 않으려 하나, 본 출원인은 상승 효과(synergy)가 천연 팽윤력 및 공장 압축 중에 탄산염에 의해 가해지는 물리적 압축력에 의해 형성된다는 점을 제시한다.

이러한 예측할 수 없는 규모의 "능력"은 놀라우며 본 발명에서 큰 부분을 차지한다.

종래의 과립화 방법, 즉, 당밀의 첨가 및 혼입, 이어서 벤토나이트 및 토양 개량제를 건식 블렌딩하고, 고속 교반하고, 이어서 2개의 압밀 롤러 사이에 통과시켜 약 2~3 mm 두께로 일종의 "카페트"인 연속 판을 형성하고, 그 후 이것을 파괴하여 다각형 과립을 형성한 다음 이것을 마멸시키고 스크리닝한 후 직경 약 2~5 mm의 거의 정다각형인 최종 과립을 구성한다.

용어 "거의 정다각형 과립"은 이의 부피가 임의 각도에서 보았을 때 정다각형의 형태로 보이는 과립을 의미하며, 즉 상기 다각형은 이의 변(side)(또는 면(face))이 완전히 평평하지 않은, 즉, 제조, 및/또는 포장, 및/또는 운반, 및/또는 살포 단계에 의해 손상되거나, 부서지거나 조각날 수 있는 것이다.

5 질량% 내지 1 질량%의 상이한 용량에서 상표 IMPERSOL^TM의 벤토나이트를 사용하는 제1차 제조 시험을, 처음에 견본 제조 시행으로서 10 kg의 배치(batch)로 수행하였다. 이러한 시험은 제조 방법을 (분진 없음, 압축 가능성, 장치를 더럽히지 않음, 저장, 운반, 취급 및 살포 중의 만족스러운 견실성(robustness) 및 만족스러운 수분 저항성에 대해) 입증할 수 있게 한다.

2% 용량은 만족스러운 실험실 동적 붕괴 결과와 함께, 매우 우수한 기술적-경제적 타협안을 제시하였다. 모의 강우(rain)(15 mm 분무) 후에 실트질 토양에서 수행한 필드 시험(명세서의 마지막 부분 참조)은, 이것이 직경 3.5 cm 정도의 면적의 커버를 일으켰기 때문에, 매우 우수한 동적 붕괴성 및 분열 특성을 나타냈다.

이후, 실제 산업적 제조 시행으로, 10 톤의 배치를 사용하는 다른 제조 시험을 수행하였다. 얻어진 과립은 또한 일반적으로 1.5~3 중량%의 범위의 용량에 대해 2~4 cm 또는 그 이상의 정도인 매우 우수한 필드 파열 범위를 가지며, 2 중량%에 가까운 용량에 대해 직경 2~3 cm의 결과의 확산을 가진다.

IMPERSOL^TM 데이터 시트는 스멕타이트(smectites) 계열에 속하는 점토로 이 생성물을 표기한다. 이는 밝은 분말의 외관, 14%의 최대 함수량, 75 마이크론 체에 의한 30%의 최대 오버테일(overtail)(건식 시험) 및 2.3 g/cm³의 비중을 가진다.

사용될 수 있는 다른 점토

구성에 의해 팽윤 특성을 갖도록 제공된 다른 점토가 사용될 수 있고, 이들은 과립이 파열되도록 한다. 실제로, 출원인에 의해 다른 점토를 사용하여 수행된 시험은 얻을 수 있는 소정 효과를 조직적으로 가능하게 하지 않는다.

사용될 수 있는 다른 광물질

상이한 재료들을 지지체로 사용하여 시험을 수행하였다: 상이한 채석장으로부터의 천연 기원 탄산칼슘, 돌로마이트 및 돌로마이트와 탄산칼슘의 혼합물.

서로 혼합된 상기 천연 탄산염 또는 침강 탄산염(PCC)을 사용하는 것, 및 상기 탄산염(들)을 전부 또는 부분적으로 광물질, 예컨대 돌로마이트, (이의 산성 효과를 위해서 아니라, 식물에 제공되는 P₂O₅의 장점을 취하기 위해) 토양 개량제와 혼합된 천연 인산염, 암모니아성 질소 비료 또는 다른 비료로 대체하는 천연 탄산칼슘 또는 침강 탄산칼슘(PCC)과 같은 다른 광물질들을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 물질들은 당업자에게 매우 잘 주지되어 있고, 따라서 본원에서는 상세히 기술하지 않을 것이다.

질산 질소(Nitric nitrogenous) 비료 및 칼륨 염은, 이들이 천연적으로 매우 가용성이기 때문에, 고려되지 않는다.

본 발명은 비제한적인 기초를 제공하는 하기 실시예들을 읽음으로써 더 잘 이해될 것이다.

A 압축의 실시예 :

본 출원인은 동적 붕괴 특성을 부여하도록 의도된 상이한 성분들을 사용하는 압축 실험을 수행하였다.

이러한 압축 시험에 대해서, 하기 기준들을 사용하여 각 시험된 생성물의 유용성 및 결과를 평가하고, 상이한 기준들에 따라 생성물을 선택하였다:

● 조각(chip)들의 특성.

● 고온 붕괴의 품질.

● 물에서 및 습윤 면 상에서의 저온 시험.

● 생성물의 비용.

B 용량의 실시예 및 결과:

Impersol^TM 벤토나이트를 지지체로 사용되는 분말 재료의 5 중량%, 2 중량%, 1 중량% 및 0.5 중량%로 시험하였다.

다른 생성물에 대하여 실제로 폭발한 범위는 더 낮은 비율일 때 더 넓었다:0.01%. 상한은 원가의 증가와, 과립에서 비료 성분 또는 중화값 함량의 상관 관계가 있는 감소에 의해 좌우되었다.

10% 정도의 혼입률이 가능하고 고려되었으나, 이것은 특성의 결과적 향상을 제공하기에는 불필요하게 비용이 많이 들었다.

이후 용량을 서서히 감소시켰다.

0.5%인 하한은 비처리된 대조군에 비하여 거의 더 이상 인식할 수 없는 향상에 해당하고, 따라서 하한을 구성한다(1%가 더 실제적임).

상기 실시예들은 효과 범위를 결정하고(최종 사용자에 대한 추가 비용 고려를 포함함), 바람직한 값은 약 2%이다.

C 벤토나이트 결과

상기 기술된 바와 같이, Impersol^TM 벤토나이트가 첨가된 과립을, 상이한 용량들로 사용하였다.

각 용량 별로, 그리고 또한 첨가제 없는 방법(대조군)에 대해서, 16 개의 과립을 5 cm x 5 cm로 측정되는 격자 상의 농업용 토양에 위치시켰다. 압밀 롤러로부터 유래한 조각 부분을 또한 격자 중앙에 위치시켰다(상기 조각은 이후 부서져 과립을 생성함). 이러한 조각 부분의 분석은, 자연히, 과립이 필드에서 사용됨에도 불구하고 흥미로웠다.

슬릿을 지닌 노즐을 장착한, 상표 Berthoud^TM의 냅색(knapsack) 분무기를 사용하여, 15 mm의 강우를 이 디바이스에 적용시켰다.

모의 강우의 양을 우량계로 조절하였다.

사진을 각 시험된 용량 및 대조군에 대해, 모든 강우 모의 실험 이전에 및 이후에 촬영하였다.

도 1(구역 67)은 대조군 과립 시험, 즉, 벤토나이트를 사용하지 않는 시험을 나타낸다. 과립 및 조각 부분은 심지어 15 mm의 강우 후에도 손상되지 않거나 거의 손상되지 않았다.

도 2(구역 70)는 1%의 벤토나이트를 함유하는 과립을 나타낸다. 본 발명에 따른 동적 붕괴의 가시적 경로는, 이미, 구역의 만족스러운 커버리지와 함께 관찰된다.

도 3(구역 69)은 2% 용량의 벤토나이트를 나타낸다. 도 2의 붕괴보다 우수한 붕괴가 관찰되며, 약간의 과립이 이미 큰 구역을 커버하는 분말 형태로 통과한다. 조각 부분으로 일어나는 동적 집적화를 또한 관찰할 수 있다.

도 4(구역 68)는 5% 용량의 벤토나이트를 나타낸다. 오직 1개의 과립만이 남는 것(아래 왼쪽)이 관찰되고, 그 주변의 넓은 구역을 커버하는 흰색 경로에도 불구하고, 이는 다른 것들보다 덜 영향을 받은 것으로 보인다.

문헌의 비교용 평면 도법(plane projection), 사진 및 도면은 매우 만족스러운 일관성을 보인다.

커버된 면적을 평가하는 절차:

1) 지면 군락 형성 면적 측정의 고려

사용 가능한 사진들을 실물 크기로 인쇄하였다.

시각적으로, 평면 도법 비교를 사용하여, 차이점들은 분명하였다.

더 정밀하고 사실적이기 위해, 16 개의 과립 각각의 지면 군락 형성의 한계를 2 개의 수직선 사이로 틀을 잡고, 각 방법에 대해 시험하였다:

강우 이전의 처리되지 않은 대조군 과립

15 mm의 강우 후의 처리되지 않은 대조군 과립

15 mm의 강우 후의 1%의 Impersol^TM로 처리된 과립

15 mm의 강우 후의 2%의 Impersol^TM로 처리된 과립

15 mm의 강우 후의 5%의 Impersol^TM로 처리된 과립

두 줄 사이의 공간을 측정하였다.

이후 16 개의 직경을 합하여, 지면 면적 군락 형성의 합리적인 대표값을 제공하고, 이는 모든 경우에서 재현 가능하였다.

이 값들로 시각적 인상을 완전히 확인하였다.

이 값들을 성능 지표로 사용하였다.

1차원적인 "16 개의 과립 직경의 합계" 변수로 출발하여, 이 값을 찾던 효과에 더 가까운 2차원 면적의 개념(면적 커버리지의 개념)에 이르도록 제곱하였다.

얻어진 값을 상이한 방법들 간에 비교하였다.

"강우 이전의 처리되지 않은 대조군 과립"과 "15 mm의 강우 후의 처리되지 않은 대조군 과립"이 동일함을 관찰할 수 있다. 따라서, 다른 것들이 모두 동일한 경우, 동적 붕괴 결과를 유일하게 사용된 첨가제의 영향으로 간주할 수 있다.

2) 얻어진 그래프의 고려

몇 개의 그래프를 Impersol^TM의 혼입률에 따라, 상기 염기에 대해 도시하였다:

- 중화 값(도 5)

- 추가 비용(도 6)

- 16 개의 과립 직경의 합계(도 7)

- 커버된 면적(상기 제곱된 값)(도 8)

따라서 커버된 면적을 시험한 방법에 따라 1 내지 거의 10의 범위인 인수로 곱하였다.

곡선들을 서로의 상부에 위치시킴으로써, 최적 범위에 대해 하기 사항들 사이의 타협안을 달성하는 것이 필수적임이 분명하다:

커버된 면적의 향상,

증가된 비용,

중화 값의 감소.

이 곡선들은 당업자가 이들이 예상하는 특정 용도로 상기 기술된 용량 값 및 범위를 조정하는 것을 도울 것이다.

3) 혼입률 범위의 선택 고려

곡선들을 고려하여 2% 주변, 우선적으로는 1~3%에 이 타협안을 위치시켰으며, 이는 면적의 증가 곡선의 변곡점이 관찰되는 것이 2% 주변(커버된 면적이 증가하는 것보다 비용이 더욱 빠르게 증가하고, 중화 값이 빠르게 감소하는 지점)이기 때문이다.

5% 초과의 혼입률은 더 큰 효과를 나타내지 않는다는 것이 분명하게 나타나는데, 이는 "면적" 곡선의 기울기가 이후 매우 낮아지기 때문이다.

5% 초과의 점근적 유형의 안정기(plateau)의 외양이 관찰되었다.

따라서 첨부된 곡선은 상기 기술된 투여 및 투여 범위 값을 완전히 정당화한다.

더 나아가 놀랍게도 "안정기"가 "16 개의 과립의 직경의 합 = f (% 혼입)" 곡선에 따라 거의 4~6%, 특히 5~6%에 나타남을 관찰하였다.

이러한 안정기는 또한 도 7, "16 개의 과립의 직경의 합계의 변화"에서 확인된다.

제조 방법 중에 재순환되는 미세 물질 비율의 감소를 고려하여 (Impersol^TM로 처리된 과립은 압축기에서 나올 때 더 적은 분진(직경 1 mm 미만의 입자 비율)을 생성하는 것으로 보이기 때문에), 이 분진 생성률의 감소는 논의되는 산업에서의 실질적 장점이다.

범위의 하한은 약 0.5~0.7%(가장 평균적인 결과, 그러나 저비용임)이고, 상한은 약 5~6%이며, 이것은 이 한계 이상으로는 두 가지 유해한 효과가 발견되기 때문이며, 다시 말해서 점토 함량이 증가하는 경우 토양 개량제의 중화 값 또는 비료 성분 함량이 감소되고, 덧붙여 상기 비용은 이러한 추가 비용을 정당화하지 않는 추가 붕괴에 대해 너무 높아지기 때문이다.

따라서 효과적이고 합리적으로 저렴한 범위, 그리고 너무 큰 중화 값 또는 함량의 "손실"을 야기하지 않는 범위는 2~4%, 바람직하게는 2~3%일 것이고, 최적 값은, 첨부된 도면을 참조하는 경우 약 2%, 즉, 1.8~2.3%로 나타난다.

당업자는, 하한이 확인 가능한 동적 붕괴 효과의 외양에 의해 좌우되는 반면에, 상한은 그 대신 추가 동적 붕괴가 추가 비용을 정당화하기에 실질적으로 충분하지 않다는 사실에 좌우된다는 것을 이해할 것이다.

당업자는 또한 이 범위들이 상기 값들로부터 크게 벗어나지 않으면서 하나의 점토로부터 다른 점토에까지 다양할 수 있다는 것을 이해할 것이고, 결과적으로, 이것은 약간의 단순한 정기 시험, 및 본원에 제시된 실시예들과의 비교에 의해, 사용된 팽윤성 점토에 상응하는 용량으로 조정될 것이다. 마지막으로, 당업자는 다른 팽윤성 점토들에 대한 상기 값들을 추정할 수 있을 것인데, 이는 제조자가 그들의 데이터 시트에 팽윤 백분율을 제공하기 때문이며: 따라서 이의 데이터 시트(23/08/2002의 02판)이 최소 11 ml/g의 팽윤을 제공하는 Impersol^TM 생성물을 용이하게 참조할 수 있다(CTIF 시험, 권고 403).

본 발명을 특징짓기 위한 필드 붕괴 시험의 상세한 프로토콜

목표:

본 시험의 목표는, 15 mm의 비에 상응하도록 분무기를 사용하여 그 위에 도포되는, 재가습된 농업용 토양 상에서의 처리되거나 처리되지 않은 과립의 변화를 관찰하는 것이다.

실험의 계획:

≫ 제1 단계:

- 식생(vegetation)의 존재로 인해 저해되지 않으면서 사진을 촬영할 수 있게 하는, 만족스러운 가시성을 지닌 약 1 m x 1.30 m로 측정되는 인공 토지(plot)의 이웃한 필드의 토양으로부터의 재구성.

- 샘플링된 토양이 매우 건조해지기 때문에, 원래의 토지의 수분 상태와 비슷한 수분 상태로 되돌리기 위한, 초기 인공 재가습.

초기 상태는 포장용수량(field capacity)에 대해, 자유수 없이, 공기 건조되었다.

- 약 30 cm x 30 cm로 측정되는 12 개의 박스로의 분리

- 각 박스당 약 24 cm x 24 cm로 측정되는 6 cm 간격을 지닌 격자 상에 체스판 형식으로 16 개의 과립을 넣고, 중앙에 제조 조각의 단편을 첨가.

- 이전 실험들에서 가장 효과적으로 판단된 3 가지 생성물을 대조군과 상이한 생성물들에 대해 상이한 3 가지 혼입 용량으로 시험하고 사진을 촬영.

○ 칼륨 아크릴아미드 및 아크릴레이트의 초흡수성 가교결합된 공중합체, 예컨대, 바람직하게는, 그러나 비제한적인 기준으로, 생성물 AQUASORB^TM KC.

○ 상기 기술된 유형의 중간 정도의 팽윤성 점토, 예컨대, 바람직하게는, 그러나 비제한적인 기준으로, 생성물 IMPERSOL^TM.

○ 시트르산; 상기 언급한 바와 같이, 시트르산은 본 발명에 사용될 수 있는 약산이지만, 팽윤성 또는 중간 정도의 팽윤성 점토, 또는 초흡수성 가교결합된 공중합체보다 현저하게 덜 바람직한 방법이다. 이 생성물은 본원에서 본 발명의 "합리적인(reasonable)" 한계를 더 우수하게 확인하도록 사용된다.

○ 시각적 비교가 더욱 명백하도록, 처리되지 않은 대조군은 상단 선에, 다음으로 고용량 처리를 바로 밑에(최대 대비), 그 다음으로 중간 용량으로, 그리고 마지막으로 저용량을 바닥에 위치시켰다.

각 기초박스는 63~74의 숫자가 먼저 위에서부터 아래로, 이후 왼쪽에서 오른쪽으로 단을 따라 붙여져 있다.

■ 샘플 A: Aquasorb KC^TM

○ A 대조군: Aquasorb KC^TM 비함유 대조군(n° 63)

○ A 0.1%: 0.1%의 Aquasorb KC^TM 함유(n° 66)

○ A 0.15%: 0.15%의 Aquasorb 함유(n° 65)

○ A 0.2%: 0.2%의 Aquasorb KC^TM 함유(n° 64)

■ 샘플 B: Impersol^TM

○ B 대조군: Impersol^TM 비함유 대조군(67)

○ B 1%: 1%의 Impersol^TM 함유(70)

○ B 2%: 2%의 Impersol^TM 함유(69)

○ B 5%: 5%의 Impersol^TM 함유(68)

■ 샘플 C: 분말 형태인 시트르산

○ C 대조군: 시트르산 비함유 대조군(71)

○ C 0.5%: 0.5%의 시트르산 함유(74)

○ C 1%: 1%의 시트르산 함유(73)

○ C 2%: 2%의 시트르산 함유(72)

- 각 박스에서 사진을 촬영하여, 이들의 변화를 비교할 수 있게 하였다.

≫ 제2 단계:

- 하기 단계들에서 사진을 촬영하였다:

● 0 mm의 인공 침강에 대한 T1

● 5 mm의 인공 침강에 대한 T2

● 15 mm의 인공 침강에 대한 T3

결과의 분석:

대조군 샘플 및 첨가제를 지닌 샘플들 간에,

주어진 첨가제에 대한 용량들 간에,

상이한 첨가제들 간에,

하기 차이점들이 분명히 드러났다:

≫ 15 mm에서 3 가지 백분율의 Aquasorb^TM(+대조군)의 비교:

0.1% 및 0.15%에서보다 0.2%에서 더욱 현저하게 우수한, Aquasorb^TM에서의 매우 만족스러운 붕괴.

≫ 15 mm에서 3 가지 백분율의 팽윤성 점토(+대조군)의 비교:

매우 우수한 붕괴.

≫ 15 mm에서 3 가지 백분율의 시트르산(+대조군)의 비교:

효과들을 대조군과 비교하였으나, 다른 첨가제들에 비해 훨씬 덜 인상적이었다. 따라서 시트르산은 시험된 3 개의 생성물 중 가장 덜 효과적이다.

결론은 상기 이미 기술한 내용과 같다.

당업자는 토양 개량제가 사례별로 2~5 mm 두께의 표준 크기의 과립에 대하여, 직경 2~5 cm에 도달할 수 있는 토양 피복을 형성하기에 기술적으로 적합하고, 상기 과립은 거의 정다각형의 형태를 취한다는 것을 이해할 것이고, 이들은 상기 명세서 및 실시예에 기술된 어려움 없이 이러한 기술적인 수정을 가할 수 있다.

Claims (14)

1. 염기로서 광물질 탄산염을 함유하는 과립형 광물질 개량제로서, 살포 전에 압밀(compact)되고, 과립이 물, 수분 또는 둘다와 접촉할 때, 과립에 파열, 큰 분열, 확산, 또는 큰 "확산"을 일으킬 수 있고, 과립이 파열 또는 "폭발"하게 만드는 경향이 있는 힘을 과립의 내부, 표면 상 또는 둘 다에 끌어들일 수 있는 1종 이상의 "동적 붕괴"제를 함유하고,
   상기 동적 붕괴제는 과립화되는 재료의 건조 중량에 대하여 0.5~0.7% 내지 6~7%의 중간 정도의 팽윤성 점토가 과립에 혼입되고, 상기 동적 붕괴제는 중간 정도의 팽윤성 점토로 이루어지거나 이를 함유하고,
   상기 중간 정도의 팽윤성 점토는 벤토나이트인 것을 특징으로 하는 과립형 광물질 개량제.
2. 제1항에 있어서, 상기 광물질 탄산염이 천연 탄산칼슘 또는 침강 탄산칼슘(PCC)인 것을 특징으로 하는 과립형 광물질 개량제.
3. 제2항에 있어서, 상기 탄산칼슘이 돌로마이트로부터 선택되는 1종 이상의 다른 광물질로 전부 또는 부분적으로 대체되거나, 또는 상기 광물질 개량제와 혼합된 천연 인산염, 암모니아성 질소 비료, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 다른 광물질로 전부 또는 부분적으로 대체되는 것을 특징으로 하는 과립형 광물질 개량제.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 벤토나이트가 스멕타이트 계열에 속하는 점토로서, 밝은 분말의 외관, 14%의 최대 함수량, 75 마이크론 체에 의한 30%의 최대 오버테일(overtail)(건식 시험) 및 2.3 g/cm³의 비중을 갖는 것을 특징으로 하는 과립형 광물질 개량제.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 따른 동적 붕괴성을 갖는 과립형 광물질 개량제의 제조 방법으로서, 종래의 과립화를 수행하되, 당밀의 첨가 및 혼입 단계, 및 개량제 및 동적 붕괴제의 건식 블렌딩 단계, 및 고속 교반 단계에 이어, 2개의 압밀 롤러 사이에 통과시키는 단계로서 2~3 mm 두께의 "카페트"인 연속 판을 형성하고, 그 후 이것을 파괴하여 다각형 과립을 형성한 다음 이것을 마멸시키고 스크리닝한 후 정다각형의 형태로 최종 과립을 구성하는 단계에 의한 압밀 단계를 포함하고,
   상기 동적 붕괴제는 과립화되는 재료의 건조 중량에 대하여 0.5~0.7% 내지 6~7%의 범위의 중간 정도의 팽윤성 점토로 이루어지거나 이를 함유하고,
   상기 중간 정도의 팽윤성 점토는 벤토나이트인 것을 특징으로 하는 동적 붕괴성을 갖는 과립형 광물질 개량제의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 광물질 탄산염이 천연 탄산칼슘 또는 침강 탄산칼슘(PCC)인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 탄산칼슘이 돌로마이트로부터 선택되는 1종 이상의 다른 광물질로 전부 또는 부분적으로 대체되거나, 또는 상기 광물질 개량제와 혼합된 천연 인산염, 암모니아성 질소 비료, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 다른 광물질로 전부 또는 부분적으로 대체되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
10. 제9항에 따른 제조 방법에 의해 제조된 과립형 광물질 개량제로서, 시비 재료 부문에 사용하기 위한 것인 과립형 광물질 개량제.
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