KR20210081435A - 케이킹 및 수분 흡착의 감소에 적용되는 비료 코팅 - Google Patents
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Abstract
캐리어와 조합되어 비료 또는 기타 과립 또는 압축 제품용 코팅을 생성할 수 있는 활성 물질로서, 상기 코팅은 주위 온도에서 적용될 수 있고, 과립 제품의 수분 흡착 및 케이킹(caking)을 감소시킬 수 있다. 상기 활성물질은 기능화된 폴리머, 예컨대 말레 무수물/산(무수말레산으로부터), 이타콘산, 디이소부틸렌, 메타크릴산, 알킬 아크릴레이트(즉, 부틸 아크릴레이트 또는 에틸 아크릴레이트), 히드록실 에틸 메타크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸 프로판 술폰산, 3-알릴옥시-1,2-프로판디올 아크릴산, 아크릴아미드 또는 이들의 조합일 수 있다.
Description
본 출원은 2018년 11월 20일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/769,841호 및 2019년 11월 20일자로 출원된 미국 실용특허출원 제16/689,400호를 기반으로 하고 우선권을 주장하며 본원에 참조로서 통합된다.
본 발명은 일반적으로 비료 코팅에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 그러나 비제한적으로, 코팅 또는 비료를 가열하지 아니하고 주위 온도에서 적용될 수 있고, 케이킹(caking) 및 수분 흡착을 감소시키는 데 효과적인 비료 코팅을 형성하는 캐리어에서의 활성 물질에 관한 것이다.
비료 및 기타 과립 제품(즉, LDAN)은 일반적으로 흡습성이다. 이는 제품의 용해를 보장하고 제품이 적용되는 식물이 그 안의 영앙소 및 미량 영양소를 흡수할 수 있도록 하기 위하여 필요하다. 그러나, 이러한 제품은 필요에 따라 이 흡습성 특성을 전환할 수 있는 기계 장치가 아니다. 따라서, 이러한 제품은 적용에 앞서 공기 중의 수분을 흡착할 것이다. 이는 온도 및 습도가 상당히 높아질 수 있는 플로리다, 브라질 등과 같이 보다 습한 지역에서 특히 문제가 된다.
수분 흡착의 결과로서, 비료는 자연 습도가 하루 동안 변함에 따라 천천히 용해되고 재침전될 수 있다. 이 과정은 비료가 모양, 크기를 잃게 하고 심지어 다른 과립과의 상호 작용에 의하여 질량 및 크기를 형성하기 시작하게 한다. 이는 질산염계 과립/비료의 경우 특히 문제가 되며, 다른 과립 유형과의 조합에 의하여 더욱 심화된다. 예를 들어, 질산칼슘의 임계 상대 습도는 46.7이지만, 독립적으로 59.4인 질산암모늄과 조합할 경우 23.5로 낮아진다.
오늘날, 수분 흡수를 방지하기 위하여 과립 주변에 층을 형성하는 것을 돕는 코팅이 적용된다. 대부분의 경우, 이는 과립 표면에 퍼질 수 있는 용융된 제품을 얻기 위하여 높은 열(~85℃)이 필요하다. 이는 NPK 블렌더 및 창고와 같은 곳에서 주위 온도 과립을 취급하는 사람들에게 문제를 제기한다. 이 경우, 가열된 코팅이 차가운 과립과 접촉하고 고형화되어, 과도하게 혼합되지 않을 경우 응집 및 기타 문제를 초래할 것이다.
전술한 바에 기초하여, 코팅을 가열하거나 과도하게 혼합할 필요 없이, 실온에서 적용될 수 있는 수분 흡착을 감소시키는 비료 코팅을 위한 활성 물질을 제공하는 것이 바람직하다.
코팅이 적용되는 비료 또는 다른 과립의 케이킹을 감소시키는 이점을 이러한 코팅이 추가적으로 제공하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 제1 양태에서, 본 발명은 과립 또는 압축 제품용 코팅의 활성 성분에 관한 것으로, 상기 활성 성분은 기능화된 폴리머를 포함한다. 상기 기능화된 폴리머는 코폴리머(copolymer) 또는 터트폴리머(tertpolymer)일 수 있다. 상기 기능화된 폴리머는 스티렌, 아크릴산, 말레 무수물/산(무수말레산으로부터), 이타콘산, 디이소부틸렌, 메타크릴산, 알킬 아크릴레이트(즉, 부틸 아크릴레이트 또는 에틸 아크릴레이트), 히드록실 에틸 메타크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸 프로판 술폰산, 3-알릴옥시-1,2-프로판디올 아크릴산, 아크릴아미드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 기능화된 폴리머는 말레 무수물/산 및 디이소부틸렌을 포함할 수 있다. 상기 활성 성분의 분자량은 2000 내지 500,000 달톤(Dalton)일 수 있다..
상기 활성 성분은 캐리어와 조합되어 코팅을 생성할 수 있다. 상기 기능화된 폴리머는 0 내지 100%, 보다 구체적으로 10 내지 30%, 보다 더 구체적으로 15%의 농도로 상기 캐리어와 조합될 수 있다. 다른 경우에, 상기 기능화된 폴리머는 보다 전통적인 활성 성분, 예컨대 인산염 에스테르, 카르복시산 및 지방 아민 등과 조합될 수 있으며, 보다 구체적으로 7.5% 기능화된 폴리머 및 7.5% 스테아릴산 및 스테아릴아민(50/50)과 조합될 수 있다. 상기 캐리어는 파라핀 왁스, 파라핀 오일, 라펜(raffene) 오일, 브라이트 스톡(bright stock), 재정제 베이스 오일(rerefined base oil), 베이스 오일(base oil), 석유계 오일 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 결과물 코팅은 주위 온도에서 펌핑 가능할 수 있다.
상기 코팅은 과립, 결정 또는 압축 제품에 적용되어 과립 또는 압축 제품의 수분 흡착을 감소시킬 수 있다. 상기 코팅은 가열될 수 있으나, 상기 코팅으로 상기 과립 제품을 코팅하기에 앞서 가열되지 않을 수 있다. 상기 과립 제품은 비료일 수 있다.
도 1은 다양한 코팅을 갖는 비료의 평균 백분율 수분을 나타내는 차트이다.
도 2는 다양한 코팅을 갖는 비료의 평균 백분율 수분을 나타내는 차트이다.
다른 이점 및 특징은 다음의 설명 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 2는 다양한 코팅을 갖는 비료의 평균 백분율 수분을 나타내는 차트이다.
다른 이점 및 특징은 다음의 설명 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
본원에서 논의되는 장치 및 방법은 단지 본 발명을 제조하고 사용하는 특정한 방식의 예시일 뿐이며, 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다.
장치 및 방법이 어느 정도 구체적으로 기술되었으나, 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 아니하고, 장치 및 구성요소의 구성 및 배열의 세부 사항에서 많은 수정이 이루어질 수 있음에 유의하여야 한다. 장치 및 방법은 예시의 목적으로 본원에 명시된 구현예로 제한되지 않는다는 것이 이해된다.
일반적으로, 제1 양태에서, 본 발명은 실온에서 적용될 수 있고, 수분 흡착을 감소시킬 수 있고, 제품의 케이킹을 감소시킬 수 있는, 비료 또는 기타 과립 또는 압축 제품용 코팅의 활성 물질에 관한 것이다.
상기 활성 물질은 고분자 분산제 및/또는 스케일 방지제 유형의 물질일 수 있다. 상기 기능화된 폴리머는 단독으로 또는 스테아릴아민, 스테아르산, 인산염 에스테르 등을 포함하나 이에 제한되지는 아니하는 하나 이상의 전통적인 케이킹 방지 물질과 조합하여 사용될 수 있다. 상기 전통적인 케이킹 방지 물질은 알킬 또는 알콕시화 인산염 에스테르, 지방 카르복시산, 지방 아민 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 분산제/스케일 방지제는 본질적으로 폴리머일 수 있으며 터트폴리머(tertpolymer)가 아닌 경우 적어도 코폴리머(copolymer)일 수 있다. 이 폴리머는 용액, 에멀젼 또는 순물질일 수 있다. 상기 폴리머의 베이스 물질은 말레 무수물/산(무수말레산으로부터), 이타콘산, 디이소부틸렌, 메타크릴산, 알킬 아크릴레이트(즉, 부틸 아크릴레이트), 히드록실 에틸 메타크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸 프로판 술폰산, 3-알릴옥시-1,2-프로판디올 아크릴산, 아크릴아미드, 스티렌, 아크릴산, 에틸 아크릴레이트, 및 암모늄, 나트륨, 칼륨, 칼슘 등과 같은 산의 염의 하나 또는 조합일 수 있다.
상기 활성 물질은 임의의 전통적 또는 비전통적인 캐리어와 조합되어 코팅을 생성할 수 있다. 상기 캐리어는 파라핀 왁스, 파라핀 오일, 라펜(raffene) 오일, 브라이트 스톡(bright stock), 재정제 베이스 오일(rerefined base oil), 베이스 오일(base oil), 석유계 오일을 포함하나 이에 제한되지는 아니한다. 상기 활성 물질의 분자량은 2000 내지 약 500,000 달톤, 바람직하게는 15,000 내지 30,000 달톤일 수 있다.
상기 활성 물질과 상기 캐리어의 조합은 예컨대 비료 및 LDAN에서 발견되는 것과 같은 흡습성 과립 또는 흡습성 압축 제품에 의한 수분 흡착을 감소시키는 신규한 수단을 제공할 수 있다. 업계 요구에 따라 코팅을 가열할 필요 없이 그렇게 할 수 있다. 업계에 알려진 바에 따르면, 이는 비료의 케이킹 경향에 현저하게 유리한 영향을 미칠 것이다.
{실시예}
17,000 달톤의 분자량에서 말레 무수물/산 및 디이소부틸렌으로 이루어진 폴리머 물질을, 77% 재정제 베이스 오일 및 23% 브라이트 스톡으로 이루어진 캐리어와 조합하였다(ASC1-D). 생성된 안정적인 코팅은 주위 온도에서 쉽게 펌핑 가능하였다. 두 번째 코팅은 4500 달톤의 분자량에서 아크릴산 및 메타크릴산으로 이루어진 15%의 폴리머 물질을, 77% 재정제 베이스 오일 및 23% 브라이트 스톡으로 이루어진 캐리어와 결합하여 제조되었다(ASC2-D). 생성된 안정적인 코팅은 마찬가지로 주위 온도에서 쉽게 펌핑 가능하였다.
시험 동안, ASC1-D로 코팅된 질산칼슘은 코팅되지 아니한 비료에 비하여 5시간 동안 수분 흡수를 43%까지 감소시키고, 수분 흡수에 대한 저항성을 최소 34%로 유지시킬 수 있었다. 이 물질은 또한 질산칼슘의 응집 및 케이킹 경향을 감소시켰다.
실시예 1: 다음의 온도/습도 프로파일에 따라, ASC1-D는 1시간 내에 수분 흡수를 41% 감소시켜, 질산칼슘 과립의 용해 또는 수분 오염을 방지하였다. ASC2-D는 또한 수분 흡수를 감소시켰으나, 1시간 동안 6%에 불과하였다.
조건:
| 상대 습도 | 42% |
| 온도 | 30℃ |
| 코팅률 | 2kg/MT |
결과:
| 구분 | 수분 감소 (%) | |
| 시간 (h) | ASC1-D | ASC2-D |
| 0 | 0.00 | 0.00 |
| 1 | -41.38 | -6.00 |
| 2 | -43.10 | -3.44 |
| 3 | -40.53 | 3.50 |
| 5 | -33.89 | 13.37 |
실시예 2: 동일한 온도/습도 프로파일에 따라, 폴리머 물질과 스테릴산(steryl acid) 및 스테릴아민(steryl amine)을 갖는 활성 팩 블렌드의 두 가지 변형을 또한 제조하였다. 이 경우, 새로운 제품은 현저한 수분 흡수를 나타냈으며, 이는 최고 654% 및 710%의 수분 증가였다. 이는 질량을 더하고 질산칼슘 성분을 희석시킨다. 그러나, 이러한 구성요소는 또한 재결정 과정을 보다 효과적으로 방해하여, 케이킹을 72 및 74%까지 상당히 현저하게 감소시켰다. ASC1-D에서 10.3%의 감소가 관찰되었다. 따라서, 이러한 코팅 조합은 블렌더에 대하여 수분 증가 및 이에 따른 영양소 희석이 더 중요한지, 또는 케이킹이 더 중요한지 여부를 결정할 수 있도록 할 것이다.
조건:
| 상대 습도 | 42% |
| 온도 | 30℃ |
| 코팅률 | 2kg/MT |
결과:
| 구분 | 수분 감소 (%) | |
| 시간 (h) | ASC1-D | ASC2-D |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 531.8 | 556.6 |
| 2 | 596.0 | 620.0 |
| 3 | 630.6 | 671.2 |
| 4 | 654.0 | 709.9 |
한편, 상기 장치 및 방법은 도면 및 청구범위와 관련하여 기술되었으나, 본원에서 나타내거나 제안한 것과는 별개로, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다르고 추가적인 수정이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.
Claims (24)
- 기능화된 폴리머를 포함하는, 과립 또는 압축 제품용 코팅의 활성 성분.
- 제1항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 코폴리머(copolymer)인, 활성 성분. - 제1항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 터트폴리머(tertpolymer)인, 활성 성분. - 제1항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 스티렌, 아크릴산, 말레 무수물/산(무수말레산으로부터), 이타콘산, 디이소부틸렌, 메타크릴산, 알킬 아크릴레이트(즉, 부틸 아크릴레이트 또는 에틸 아크릴레이트), 히드록실 에틸 메타크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸 프로판 술폰산, 3-알릴옥시-1,2-프로판디올 아크릴산, 아크릴아미드 또는 이들의 조합인, 활성 성분. - 제4항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 말레 무수물/산 및 디이소부틸렌을 포함하는, 활성 성분. - 제1항에 있어서,
상기 활성 성분의 분자량은 2000 내지 500,000 달톤인, 활성 성분. - 기능화된 폴리머; 및 캐리어를 포함하는, 과립 제품용 코팅.
- 제7항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 코폴리머(copolymer) 또는 블록 폴리머인(block polymer)인, 코팅. - 제7항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 터트폴리머(tertpolymer)인, 코팅. - 제7항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 스티렌, 아크릴산, 말레 무수물/산(무수말레산으로부터), 이타콘산, 디이소부틸렌, 메타크릴산, 알킬 아크릴레이트(즉, 부틸 아크릴레이트 또는 에틸 아크릴레이트), 히드록실 에틸 메타크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸 프로판 술폰산, 3-알릴옥시-1,2-프로판디올 아크릴산, 아크릴아미드 또는 이들의 조합인, 코팅. - 제10항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 말레 무수물/산 및 디이소부틸렌을 포함하는, 코팅. - 제11항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 10 내지 30%의 농도로 상기 캐리어와 조합되는, 코팅. - 제7항에 있어서,
상기 활성 성분의 분자량은 2000 내지 500,000 달톤인, 코팅. - 제7항에 있어서,
상기 캐리어는 파라핀 왁스, 파라핀 오일, 라펜(raffene) 오일, 브라이트 스톡(bright stock), 재정제 베이스 오일(rerefined base oil), 베이스 오일(base oil), 석유계 오일 또는 이들의 조합인, 코팅. - 제7항에 있어서,
상기 코팅은 주위 온도에서 펌핑 가능한, 코팅. - 기능화된 폴리머를 캐리어와 결합시켜 코팅을 생성하는 것; 및
과립 또는 압축 제품을 상기 코팅으로 코팅하는 것으로서, 상기 코팅은 상기 코팅으로 상기 과립 또는 압축 제품을 코팅하기에 앞서 가열되지 아니하는 것;
을 포함하는, 과립 또는 압축 제품에서 수분 흡착을 감소시키는 방법. - 제16항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 코폴리머(copolymer)인, 방법. - 제16항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 터트폴리머(tertpolymer)인, 방법. - 제16항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 스티렌, 아크릴산, 말레 무수물/산(무수말레산으로부터), 이타콘산, 디이소부틸렌, 메타크릴산, 알킬 아크릴레이트(즉, 부틸 아크릴레이트 또는 에틸 아크릴레이트), 히드록실 에틸 메타크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸 프로판 술폰산, 3-알릴옥시-1,2-프로판디올 아크릴산, 아크릴아미드 또는 이들의 조합인, 방법. - 제19항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 말레 무수물/산 및 디이소부틸렌을 포함하는, 방법. - 제20항에 있어서,
상기 기능화된 폴리머는 10 내지 30%의 농도로 상기 캐리어와 조합되는, 방법. - 제16항에 있어서,
상기 활성 성분의 분자량은 2000 내지 500,000 달톤인, 방법. - 제16항에 있어서,
상기 캐리어는 파라핀 왁스, 파라핀 오일, 라펜(raffene) 오일, 브라이트 스톡(bright stock), 재정제 베이스 오일(rerefined base oil), 베이스 오일(base oil), 석유계 오일 또는 이들의 조합인, 방법. - 제16항에 있어서,
상기 과립 제품은 비료인, 방법
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