KR20240046768A - 덱스트린 또는 덱스트란의 지방산 반응 생성물의 농업학적 용도 - Google Patents

덱스트린 또는 덱스트란의 지방산 반응 생성물의 농업학적 용도 Download PDF

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크리스토퍼 피. 가드너
스티븐 윌리엄 아몬드
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인테그리티 바이오-케미칼스, 엘엘씨
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Abstract

농업용 제품은 수성 담체 상; 수성 담체 상과 조합한 중성 계면활성제 또는 이의 반응 생성물; 및 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 사카라이드 폴리머의 반응 생성물은 물 및 하이드록사이드 염기의 존재 하에 (선택적으로, 중성 계면활성제의 존재 하에) 수득할 수 있다. 사카라이드 폴리머는 덱스트란, 덱스트린 화합물 또는 이들의 임의 조합을 포함한다. 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물은 중성 계면활성제의 표면 장력을 낮추는데 효과적인 농도로 존재할 수 있으며, OECD 301B에 따른 측정시 고도의 생분해성일 수 있다. 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물을 포함하는 조성물은 비처리 토양에 적용해, 비처리 토양보다 더 빨리 또는 더 많이 물을 흡수하는 처리된 토양을 만들 수 있다.

Description

덱스트린 또는 덱스트란의 지방산 반응 생성물의 농업학적 용도
본 발명은 일반적으로 계면활성제가 채택된 농업용 제품 및 방법, 보다 상세하게는 생분해성이 매우 우수하고 표면 장력 저하를 촉진할 수 있는 생분해성 계면활성제를 포함하는 농업용 제품 및 이와 관련한 방법에 관한 것이다.
분자 구조에 소수성 영역과 친수성 영역을 둘다 가진 양친매성 화합물을 일반적으로 "계면활성제" 또는 "계면활성제 화합물"로 지칭한다. 계면활성제는 분자 구조로 인해 2가지 물질 간의 계면에서 표면 장력을 낮추는 성향이 있다. 계면활성제는 예를 들어 비누, 세제, 화장품, 의약품 및 분산제를 비롯한 광범위한 소비자용 및 산업용 제품에서 발견될 수 있다. 이러한 용도 및 기타 등에서의 다른 기능들 중에서도, 계면활성제는 난용성 고체의 용해성을 촉진하거나, 고체의 분산을 개선하거나, 거품성을 높이거나, 유화 또는 탈-유화 (de-emulsification)를 촉진하거나, 표면 습윤성 (surface wetting)을 높이거나, 및/또는 특정 경우에 점도를 낮출 수 있다.
다양한 통상적인 계면활성제에는 관련한 문제들이 있다. 일부 일반적인 합성 계면활성제는 액체 환경에서 느리게 생분해되는 등의 생분해성이 좋지 않을 수 있으며, 이의 사용에 관한 환경 또는 정부 규제를 받을 수 있어, 계면활성제 첨가가 유익할 수 있는 다양한 유형의 제품에의 사용이 어려울 수 있다. 아울러, 일부 계면활성제는 임계 미셀 농도에서 높은 표면 장력 또는 계면 장력 값을 나타낼 수 있으며, 그래서 다양한 유형의 소비자용 및 산업용 제품에서의 제형화를 복잡하게 만들 수 있다. 통상적인 계면활성제와 관련한 추가적인 문제는 친수성-친유성 균형 (HLB)가 채택된 특정한 양친매성 화합물의 분자 구조에 따라 고정되므로, 다른 화학적 실체에 대한 완전히 새로운 화학 합성법을 개발하지 않고는 쉽게 바꿀 수 없다는 것이다.
계면활성제는 토양 개량 (soil conditioning) 및 기타 농업 용도에도 이용될 수 있다. 토양 개량에 이용할 경우, 계면활성제는 토양의 습윤성을 높여 토양으로 물이 더 쉽게 침투해 식물 생장을 촉진할 수 있다. 계면활성제는 토양에서 수분 보유를 추가로 촉진할 수 있다. 농업 분야에서 계면활성제의 다른 용도로는 농약, 비료 및 유사 농업용 화학제를 수성 매질 중에 분산시키는 것을 포함한다. 계면활성제가 사용되는 다른 경우에서와 마찬가지로, 생분해 및 준-최적 성능 문제가 농업학적 응용에 계면활성제의 이용을 방해할 수 있다.
본 발명은 일반적으로 계면활성제가 채택된 농업용 제품 및 방법, 보다 상세하게는 생분해성이 매우 우수하고 표면 장력 저하를 촉진할 수 있는 생분해성 계면활성제를 포함하는 농업용 제품 및 이와 관련한 방법에 관한 것이다.
계면활성제는 일반적으로 농업용 제품 및 방법에 사용된다. 그러나, 일부 계면활성제는 비쌀 수 있거나, 다른 물질과 상용가능하지 않거나, 및/또는 규제 제약을 받을 수 있다. 아울러, 통상적인 계면활성제의 소수성-친유성 균형 (HLB)을 쉽게 바꾸는 방법이 없다. 소정의 계면활성제의 HLB가 지정된 용도에 유효하지 않다면, 화학적으로 상용가능한 계면활성제는 주어진 예상된 용도 조건들에 부적절해질 수 있다.
사카라이드 폴리머계 계면활성제는 후술한 바와 같이 이러한 문제를 완화할 수 있다. 이러한 계면활성제는 본원에서 바이오폴리머계 화합물로 지칭할 수 있다. 농업학적 용도에 이용하기 적합한 바이오폴리머계 화합물은 덱스트란 및/또는 덱스트린 화합물과 같은 사카라이드 폴리머와 지방산 (또는 지방 에스테르로부터 직접 해리된 지방산)의 반응을 통해 (또는 지방 에스테르와의 직접 반응을 통해) 제조하여, 적절한 중성 계면활성제와 조합시 감소된 표면 장력을 나타낼 수 있는 반응 생성물을 얻을 수 있다. 글리세롤 에스테르와 같은 지방 에스테르 역시 비슷한 방식으로 사카라이드 폴리머와 반응할 수 있다. 지방산 또는 지방 에스테르와, 바람직하게는 알칼리 조건 하에, 선택적으로는 중성 계면활성제의 존재 하에 반응하게 되는 덱스트란 및/또는 덱스트린 화합물을 포함하는 사카라이드 폴리머는, 계면활성제 특성과, 존재할 경우 중성 계면활성제 또는 이의 반응 생성물 형태와 조합하여, 예상치 못하게도 낮은 표면 장력 값을 가진 반응 생성물을 제공할 수 있다. 사카라이드 폴리머의 반응 생성물은 이것이 생물로부터 기원한다는 점에서 유익할 수 있는데, 그래서 반응 생성물을 인간이 소비하는 농작물 또는 인간에게 일상적으로 노출되는 다른 유형의 식물과 접촉시키는 데 적합할 수 있다. 이러한 반응 생성물은 일부 경우 OECD 301B에 준하여 생분해성이 높은 것으로 분류될 수 있다.
전술한 반응 생성물은 대부분의 경우 자연에서 기원한 물질로부터 유래하므로, 이러한 바이오폴리머계 계면활성제는, 농산물 및 농경에서와 같이 환경 또는 정부 규제에 의해 다른 유형의 계면활성제의 사용이 금지된 경우에, 특히 바람직할 수 있다. 친수성-친유성 균형은 지방산의 종류와 양 변경에 따라 쉽게 바꿀 수 있을 뿐 아니라 반응 생성물이 중성 계면활성제와 조합될 경우 상호 상승적인 상호작용으로 인해 놀랍게도 낮은 표면 장력 값을 달성할 수도 있다. 특히, 지방산과 사카라이드 폴리머의 반응 생성물이 적절한 중성 계면활성제와 조합되었을 때, 수성 유체에서 실질적으로 동일한 농도의 중성 계면활성제 단독보다 표면 장력이 더 낮을 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "지방산"은 탄소수 4 이상의 직선형, 분지형 또는 고리형의, 선택적으로 불포화, 카르복시산을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "지방 에스테르"는 알코올 성분과 지방산 성분을 포함하는, 하나 이상의 에스테르 모이어티를 가진 화합물을 지칭한다. 알코올 성분은 1가 알코올 또는 다가 알코올, 예를 들어 다이올 또는 트리올 (예, 글리세롤)일 수 있다. 이러한 지방 에스테르의 지방산 성분은 직쇄, 포화 또는 불포화 지방산일 수 있으며, 이에 대한 예는 아래에 제시된다. 본원에 기술된 반응 생성물 및 조성물 및 제품에는, 다양한 구현예에 따라, 분지형 지방산 또는 이로부터 생성된 생성물의 함량이 매우 낮을 수 있거나 (<5 중량%), 또는 결핍되어 있을 수 있다. 이에, 일부 구현예에서, 본원에 기술된 반응 생성물 및 수성 조성물은 하나 이상의 지방산 또는 이로부터 생성된 하나 이상의 직쇄 지방산으로 구성된 생성물을 함유할 수 있다. 다른 경우에, 적어도 일부 분지형 지방산 또는 이로부터 생성된 생성물이, 전형적으로 하나 이상의 직쇄 지방산 또는 이로부터 생성된 생성물과 조합하여 존재할 수도 있다. 전형적으로, 직쇄 지방산이 지방산의 대다수를 구성한다.
이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 반응 생성물은 덱스트란 또는 덱스트린 화합물의 하나 이상의 지방 에스테르를 함유할 수 있다. 반응 생성물은 중성 계면활성제와 상승적으로 상호 작용해, 특히 낮은 표면 장력 값을 부여할 수 있다. 반응 생성물을 형성하는 성분들은 그 각각이 표면 장력 값을 상승시키는 경향이 있을 수 있지만, 이들 모두 반응 생성물로 조합되었을 때 코카미드 다이에탄올아민 (CocoDEA) 및 유사한 알카놀아미드 중성 계면활성제의 표면 장력을 놀랍게도 낮출 수 있으며, 이는 아마도 중성 계면활성제의 1차 알코올 관능기의 추가적인 반응 이후에 가능하다. CocoDEA 및 기타 코카미드계 계면활성제와 유사한 방식으로 기능할 수 있는 1차 알코올 관능기를 가진 유사한 중성 계면활성제로는, 예를 들어, 팔미트산 및 에탄올아민, 다이에탄올아민, 이소프로판올아민, 또는 다이이소프로판올아민으로부터 형성된 등의 기타 지방산 알카놀아미드 등이 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다.
덱스트린 화합물은 적정 조건에서 지방산과 반응해 반응 생성물을 형성할 수 있는 1차 알코올 관능기뿐 아니라 2차 알코올 관능기도 가지고 있다. 덱스트란은 반응을 거쳐 반응 생성물을 형성할 수 있는 2차 알코올을 가지고 있다. 반응 생성물의 지방산 사슬 길이는 소수성-친유성 균형 (HLB)의 변경과 같이 해당 상황에서 이로부터 달성되는 특성을 조절하는 데 일조할 수 있다. 반응 생성물에 통합되는 지방산의 양 역시 HLB를 바꿀 수 있다. HLB가 충분히 높은 반응 생성물은 일부 경우 발포성 (foaming)을 촉진할 수 있다. 말토덱스트린의 반응 생성물은 덱스트린계 반응 생성물의 일종이다.
본 발명의 중성 계면활성제와 반응 생성물의 배합물은 수성 유체의 레디 발포성 (ready foaming)을 촉진할 수 있으며, 상당량의 양이온성, 음이온성 또는 양쪽성 계면활성제 단독에 비해 더 안정적인 발포성을 제공할 수 있다. 양쪽성 계면활성제는 선택적으로 반응 생성물과 조합하여, 반응 생성물 및 중성 계면활성제 단독에 비해 발포 성능을 개선할 수 있다. 예를 들어, 말토덱스트린과 라우르산으로부터 형성된 반응 생성물은 CocoDEA, 기타 지방산 알카놀아미드 또는 이들의 반응 생성물과 조합할 경우에, 다양한 상업적인 제품들에 일반적으로 사용되는 음이온성 계면활성제인 소듐 라우릴 설페이트(소듐 도데실 설페이트)를 실질적으로 동등한 양으로 이용할 경우보다 덜 조밀하고 더 안정적인 발포성을 발휘할 수 있다. 반응 생성물의 생체분자 특성을 감안하면, 본 발명의 하나 이상의 반응 생성물을 포함하는 발포형 또는 발포성 제형은 다양한 용도의 농업용 발포형 제품의 제형화에 잠재성을 제공할 수 있다. 적어도, 본 발명의 반응 생성물은 발포 제품 제조시 존재하는 양쪽성 계면활성제와 같은 통상적인 계면활성제의 양을 줄일 수 있다. 일부 경우에는 양쪽성 계면활성제를 반응 생성물 및 중성 계면활성제와 조합함으로써, 부가적인 이점 역시 달성할 수 있다.
본 발명의 반응 생성물은 중성 계면활성제 기술에 기반한 발포형 또는 발포성 제형을 제공하는 것 외에도, 다양한 농업 제품에서 고가의 계면활성제 및/또는 계면활성제를 완전히 또는 일부 대체할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 반응 생성물은 에톡시화된 알코올 중성 계면활성제를 효과적으로 대체할 수 있다. 본 발명의 반응 생성물에 의해 중성 계면활성제와 조합하여 제공되는 표면 장력의 저하는 다소 바람직하지 않은 계면활성제를 대체하는 데 유익할 수 있다.
말토덱스트린은 낮은 단가, 환경친화적인 특성 및 사슬 길이 범위가 다양한 지방산과 화학적으로 반응할 수 있는 상대적인 용이성 측면에서 본 발명에서 이용하기 유익한 사카라이드 폴리머이다. 말토덱스트린과 반응하는 지방산과 반응량에 따라, 반응 생성물의 소수성-친유성 균형 (HLB)은 약 5 내지 약 20 또는 그 이상의 범위일 수 있으며, 여기서 공지된 분자 기여도를 이용해 HLB 값을 계산할 수 있다. 따라서, 원하는 용도에 따라, 말토덱스트린 반응 생성물은 실질적으로 수성 유체 또는 실질적으로 오일성 (유기) 유체에서 에멀젼을 형성하는 데 유효할 수 있다. 말토덱스트린은 지방산 크기에 의한 특성 변경 외에도, 올리고머 크기를 다양하게 (예를 들어, 글루코스 모노머 3-20개, 또는 심지어 글루코스 모노머 최대 약 25개) 이용 가능하며, 이로써 달성할 발포 특성 또는 유화 특성을 추가로 조정할 수 있다. 이와 같이, 말토덱스트린 반응 생성물은 농업적 용도 및 제품에서 수많은 이점과 광범위한 적용가능성을 제공할 수 있다. 덱스트란 반응 생성물은 말토덱스트린 반응 생성물과 유사한 이점 및 특성을 제공할 수 있으며, 농업적 용도들에서 유사한 조건에서의 이용을 용이하게 할 수 있다.
본 발명에서 사용하기 적합한 덱스트린 화합물은 α(1,4) 글리코시드 결합으로 서로 연결된 글루코스 모노머를 2 내지 약 20개, 또는 심지어 최대 약 25개 포함할 수 있다. 글루코스 모노머들 중 적어도 일부는 C4-C30 지방산 또는 C4-C20 지방산의 염과 같은 지방산 염과 적절한 조건에서 접촉할 경우 반응 생성물을 형성할 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 글루코스 모노머들 중 적어도 일부는 반응해, 일부 실시형태에서 덱스트린 화합물의 지방 에스테르를 형성할 수 있으며, 선택적으로 수성 상에서 미반응 지방산 염과 조합하여 존재할 수 있다. 형성될 경우, 1차 및/또는 2차 하이드록시 기들의 임의의 조합을 비롯하여 덱스트린 화합물의 임의의 하이드록기 기에서 에스테르 반응 생성물이 만들어질 수 있다. 중성 계면활성제의 하이드록시 기 역시 유사 조건에서 반응할 수 있다.
덱스트란은 인접 글루코스 모노머들이 주로 α(1,6) 글리코시드 결합으로 연결되어 있고 주 폴리머 백본에 제한된 수의 글루코스 측쇄가 α(1,3) 글리코시드 결합으로 연결된 것을 특징으로 하는 사카라이드 폴리머이다. α(1,3) 글리코시드 결합은 인접한 사카라이드 폴리머 사슬들 사이에 가교 결합을 도입할 수 있다. 덱스트란의 분지화 정도와 분자량은 생물학적 공급원에 따라 크게 다양할 수 있으며, 이 중 임의의 것을 본 발명에서 이용할 수 있다. 덱스트란에서 글루코스 모노머들 중 적어도 일부는 C4-C30 지방산 또는 C4-C20 지방산의 염과 같은 지방산 염과 적절한 조건에서 접촉하였을 경우 반응 생성물을 형성할 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 글루코스 모노머들 중 적어도 일부는 일부 구현예에서 반응해 덱스트란의 지방 에스테르를 형성할 수 있으며, 선택적으로 수성 상에서 미반응 지방산 염과 함께 존재한다. 형성될 경우, 에스테르 반응 생성물은 덱스트란의 임의의 하이드록시 기에서 이루어질 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 반응 생성물은 α(1,4) 글리코시드 결합에 의해 공유 결합된 글루코스 모노머 3 내지 약 20개, 또는 심지어 약 25개를 가진 덱스트린 화합물을 포함할 수 있다. 하기 식 1은 인접한 글루코스 모노머들 사이에 α(1,4) 글리코시드 결합만 존재하는 덱스트린 화합물의 일반적인 구조를 도시하며, 변수 'a'는 1 내지 약 18 범위의 양의 정수이므로, 글루코스 모노머를 3 내지 약 20개 가진 덱스트린 골격을 표현한다. 글루코스 모노머를 최대 25개 가진 덱스트린 화합물의 경우, 변수 'a'는 1에서 약 23까지의 범위일 수 있다. 말단 글루코스 단위는 닫힌 형태로 표시되지만, 물론 상응하는 환원당 형태로도 존재할 수 있다.
기타 덱스트린 화합물은 α(1,6) 글리코시드 결합만 포함하거나 또는 α(1,4) 및 α(1,6) 글리코시드 결합을 혼합하여 포함할 수 있으며, 이러한 덱스트린 화합물은 반응 생성물을 형성하는 데 이용하기 적합할 수도 있다. 특히 적합한 덱스트린은 약 1200 내지 약 1400 또는 약 1100 내지 약 1500 범위의 분자량 (예를 들어, Mn)을 가질 수 있다.
일부 또는 다른 구현예에서, 반응 생성물은 임의의 적절한 공급원으로부터 수득되는 덱스트란을 포함할 수 있다. 덱스트란 구조는 하기 식 2에 도시하며, 여기서 α(1,3) 글리코시드 결합은 명확성을 위해 도시되지 않는다. α(1,3) 글리코시드 결합은, 이루어질 경우, α(1,6)-연결된 사카라이드 폴리머 백본에 측쇄로서 말단 글루코스 모노머를 부착시키거나, 인접한 α(1,6)-연결된 사카라이드 폴리머 백본들 간에 가교결합을 형성시키거나, α(1,6)-연결된 사카라이드 폴리머 백본에 α(1,3) 글리코시드 결합을 개입시키거나, 또는 이들의 조합을 달성할 수 있다. 공급원에 따라 글루코스 모노머의 최대 약 5%가 α(1,3) 글리코시드 결합으로 연결될 수 있다. α(1,3) 글리코시드 결합에 의한 연결은 임의의 글루코스 모노머에서 이루어질 수 있다. 단일 글루코스 모노머의 넘버링은 하기 식 3에 나타낸다.
Figure pct00002
적합한 덱스트란은 약 1200, 또는 약 1400, 또는 약 5000 내지 약 50,000,000 또는 약 100,000 내지 약 20,000,000의 분자량을 가질 수 있다. 이와 같이, 변수 'b'는 선택한 특정 덱스트란에 따라 약 30에서 약 300,000 범위일 수 있다. 특히 적합한 덱스트란은 약 1200 내지 약 1400, 또는 약 1100 내지 약 1500, 또는 약 100,000 내지 약 1,000,000 또는 약 2,000,000 내지 약 5,000,000 범위의 분자량 (예를 들어, Mn)을 가질 수 있다. 다른 특히 적합한 덱스트란은 분자량이 약 500,000이고 활성도 (activity level)가 약 9%일 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 반응 생성물을 형성하기 위해 이용할 수 있는 사카라이드 폴리머에 대한 다른 예로는 글리코겐, 구아르, 크산탄, 웰란 (welan), 스클레오글루칸, 키토산, 시조필란 (schizophyllan), 레반, 펙틴, 이눌린, 아라비노자일란, 풀룰란, 젤란 (gellan), 카라기난, 키토산, 키틴, 셀룰로스, 전분 또는 이들의 조합 등이 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 전술한 임의의 것으로부터 수득되고 단편 당 단량체 약 3 내지 약 25개를 가진 사카라이드 폴리머 단편 역시, 사용할 반응 생성물을 형성하는데 이용할 수 있다. 하기 기술 내용이 주로 덱스트린 화합물 및 덱스트란 폴리머에 대한 것이고, 이러한 사카라이드 폴리머가 농업용 제품 또는 농경에 이용하기 위한 지방산 또는 지방 에스테르와의 반응 생성물을 형성할 수 있는 방법에 대한 것이지만, 전술한 사카라이드 폴리머는 본 발명의 개시내용에서 이용하기에 적합할 수 있는 유사한 방식으로 대안적인 반응 생성물을 형성할 수도 있는 것으로 이해되어야 한다.
사카라이드 폴리머는 본 발명의 일부 구현예들에 따른 말토덱스트린을 포함할 수 있다. 말토덱스트린은 덱스트로스 당량 (DE) 값으로 특정할 수 있다. 덱스트로스 당량은 사카라이드 폴리머, 특히 덱스트린에 존재하는 환원당 (예를 들어, 글루코스 모노머)의 양 측정치로서, 덱스트로스에 대한 백분율로 표시된다. 기능적으로 비-환원성 전분은 정의된 덱스트로스 당량이 0인 반면, 덱스트로스 자체는 덱스트로스 당량이 100이다. 덱스트로스 당량은 글루코스 분자량을 Mn으로 나누고 그 결과에 100을 곱하여 계산할 수 있다. 고급 덱스트로스 당량 값은 공유 연결된 글루코스 모노머의 수가 적은 것이 특징이다 (더 짧은 폴리머 백본 길이로 인해, 말단 환원당의 상대적인 비율이 더 높음). 본원에 따른 하나 이상의 지방산을 이용해 반응 생성물을 형성하기에 적합한 말토덱스트린은 3 내지 약 25 또는 3 내지 약 20 범위의 덱스트로스 당량 값을 나타낼 수 있다. 보다 구체적인 구현예에서, 말토덱스트린의 덱스트로스 당량 값은 약 4.5 내지 약 7.0, 또는 약 7.0 내지 약 10.0, 또는 약 9.0 내지 약 12.0 범위일 수 있다.
반응 생성물을 형성하기에 적합한 말토덱스트린은 일부 구현예에서 전분, 구체적으로 전분의 아밀로스 성분의 가수분해 또는 열 분해로부터 수득할 수 있다. 식 1의 말토덱스트린은 예를 들어 아밀로스의 가수분해 또는 열분해에 의해 형성될 수 있다. 대안적인 적합한 덱스트린은 전분의 아밀로펙틴 성분의 가수분해 또는 열분해로부터 수득할 수 있으며, 이 경우 덱스트린이 아밀로펙틴 측쇄의 가수분해를 통해 수득된다면 덱스트린은 α(1,6) 글리코시드 결합을 가질 수 있다. 덱스트린을 생산할 수 있는 전분은 후속적으로 모든 전분 공급원으로부터 수득할 수 있다.
따라서, 농업용 제품에 첨가하기 적합한 반응 생성물 또는 농업 용도로 사용하기 적합한 반응 생성물은 덱스트란, 덱스트린 화합물 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 사카라이드 폴리머를 포함하는 제1 반응 성분, 및 하나 이상의 지방산을 포함하는 제2 반응 성분을 포함할 수 있다. 반응 생성물은 물 및 하이드록사이드 염기의 존재 하에 수득될 수도 있다. 적절한 하이드록사이드 염기는 예를 들어 소듐 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드 또는 이들의 임의 조합과 같은 알칼리 금속 하이드록사이드를 포함할 수 있다. 하나 이상의 지방산에 대해 하이드록사이드 염기의 화학량론적 과잉 또는 화학량론적 부족이 존재할 수 있다. 선택적으로, 반응 생성물은 중성 계면활성제의 존재 하에 형성될 수 있거나, 또는 이를 형성하기 전 중성 계면활성제가 반응 생성물과 조합될 수 있다.
반응 생성물에서 지방산 대 글루코스 모노머의 몰비는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머를 기준으로 약 0.05 이상 또는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머를 기준으로 약 0.08 이상 또는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.1 이상 또는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.2 이상 또는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.3 이상 또는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준 약 0.4 이상 또는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.5 이상 또는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.6 이상 또는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.7 이상 또는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.8 이상 또는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.9 이상일 수 있다. 글루코스 모노머를 기준으로 반응 생성물에서 지방산 대 제1 사카라이드 폴리머 (예를 들어, 덱스트린 화합물 또는 덱스트란)의 최대 비율은 대부분의 경우 약 1.0일 수 있지만, 1.0을 초과하는 몰 비 역시도 본 발명의 범위에 포함된다. 이에, 보다 구체적인 구현예에서, 반응 생성물에서 지방산 대 글루코스 모노머의 몰비는, 각각 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로, 약 0.05 내지 약 0.9, 또는 약 0.1 내지 약 0.8, 또는 약 0.05 내지 약 0.7일 수 있다. 이러한 비율들은 덱스트란 또는 덱스트린 화합물과 반응한 지방산의 몰비를 나타낼 수 있다. 어떤 경우에는 글루코스 모노머 하나 당 하이드록시 기 하나 이상이 반응할 수 있다. 글루코스 모노머들 중 적어도 일부는 관능화되지 않은 상태로 남을 수 있다. 미반응 카복시산이 있을 경우, 하이드록사이드 염기의 유리 카복실레이트 염으로서 반응 생성물에 남아 있을 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 반응 생성물은 하나 이상의 덱스트린 지방 에스테르 및/또는 하나 이상의 덱스트란 지방 에스테르를, 선택적으로는 지방산 카르복실레이트 (예를 들어, 알칼리 금속 카르복실레이트) 및 하이드록사이드 염기 (예를 들어, 알칼리 금속 하이드록사이드 염기)와 조합하여, 포함할 수 있다. 하이드록사이드 염기는 알칼리 금속 카르복실레이트를 형성하기 위해 제시되는 실질적으로 모든 지방산과 반응하기에 충분한 몰량 이상으로 존재할 수 있다. 적절한 경우, 하이드록사이드 염기는 산으로 중화하거나 또는 세척을 통해 제거할 수 있으며, 반응 생성물은 낮은 표면 장력을 제공하는 능력을 유지할 수 있다.
농업용 제품을 제형화하는데 적합한 또는 농업 용도로 이용하기에 적합한 조성물은 전술한 반응 생성물과 조합하여 중성 계면활성제 및/또는 양쪽성 계면활성제를 포함할 수 있다. 놀랍게도, 반응 생성물은 중성 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제의 표면 장력의 저하를 촉진할 수 있다. 즉, 반응 생성물은 실질적으로 유사한 농도에서 중성 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제 단독에 비해 표면 장력을 낮추는데 효과적인 농도로 존재할 수 있다. 중성 계면활성제는 표면 장력 값이 이미 낮으므로 유용할 수 있다. 반응 생성물을 형성하는 중에 사카라이드 폴리머와 조합되는 경우, 중성 계면활성제 상의 알코올 기 또한 지방산과 함께 반응 생성물을 형성할 수 있다. 중성 계면활성제 또는 이의 반응 생성물 및 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물을 함유한 조성물은 적절한 수성 담체 상과 함께 제형화하여, 하기 추가적인 상세 내용에 기술된 농업용 제품을 제공할 수 있다.
반응 생성물과 조합하여 표면 장력을 낮출 수 있는 적절한 중성 계면활성제로는 코카미드 다이에탄올아민, 코카미드 모노에탄올아민, 코카미드 모노이소프로판올아민, 코카미드 다이이소프로판올아민 등과 같은 알카놀아미드 계면활성제를 포함한다. 코카마이드 다이에탄올아민 (CocoDEA)이 예를 들어 본 발명에 사용하기 적합한 중성 계면활성제일 수 있다. 적합할 수 있는 다른 중성 계면활성제로는 팔미트산 다이에탄올아민 또는 모노에탄올아민과 같은 부가적인 지방산 알카놀아미드를 포함한다. 조성물에서, 이러한 중성 계면활성제는 약 20 중량% 이하, 또는 약 10 중량% 이하, 또는 약 5 중량% 이하, 예를 들어 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 3중량% 내지 약 8 중량%의 농도로 존재할 수 있다. 일부 구현예에서, 알카놀아미드 중성 계면활성제의 반응 생성물 형태도 존재할 수 있다.
베타인 계면활성제는 양쪽성 계면활성제의 일종이다. 양쪽성 계면활성제는 순 전하가 0이므로, 이 또한 본원에서 중성 계면활성제를 구성하는 것으로 간주할 수 있다. 코카미도프로필 베타인과 같은 양쪽성 계면활성제 역시 일부 경우에 단독으로 또는 특히 반응 생성물을 포함하는 발포성 제형을 생성하는 경우에 중성 계면활성제 (예를 들어, 알카놀아미드 계면활성제)와 조합하여, 본원의 조성물에 존재할 수 있다. 양쪽성 계면활성제는 반응 생성물과 조합시 마찬가지로 감소된 표면 장력을 보일 수 있다.
일단 형성되면, 반응 생성물 및 이로부터 제조된 조성물의 pH는 약 1 내지 약 14 범위, 예를 들어 약 1 내지 약 5, 또는 약 5 내지 약 7, 또는 약 7 내지 약 9, 또는 약 7 내지 약 10, 또는 약 9 내지 약 14의 범위일 수 있다. 일부 경우에 pH 감소에 따라 더 낮은 표면 장력 값이 달성될 수 있다. 감소된 표면 장력은 포타슘 클로라이드와 같은 용해된 염의 존재 하에서도, 약 5 중량% 이하, 또는 약 2 중량% 이하, 또는 약 1 중량% 이하와 같이 희석된 수성 염 용액에서 구현될 수 있다.
하나 이상의 지방산과 덱스트린 화합물 및/또는 덱스트란의 반응을 통해 형성된 것을 포함할 수 있는 사카라이드 폴리머의 반응 생성물은, 덱스트란, 덱스트린 화합물 (예를 들어, α(1,4) 글리코시드 결합으로 연결된 글루코스 모노머 3 내지 약 20개 또는 심지어 최대 약 25개를 포함함), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 사카라이드 폴리머, 지방산 및 하이드록사이드 염기를 수중에 가열하는 단계; 수성 상에서 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물을 수득하는 단계; 및 수성 상에서 중성 계면활성제 또는 선택적으로 이의 반응 생성물, 예를 들어 코카미드계 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제를 반응 생성물과 배합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있다. 반응 생성물은 비슷한 농도에서 계면활성제 단독에 비해 표면 장력을 낮추는데 유효한 양으로 중성 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제와 조합될 수 있다. 덱스트란 또는 덱스트린 화합물의 임의의 반응 생성물은 표면 장력이 낮은 조성물을 형성하기에 적합한 사카라이드 폴리머를 구성할 수 있다. 가열은 약 50℃ 내지 약 80℃, 또는 약 60℃ 내지 약 70℃, 또는 약 50℃ 내지 약 60℃와 같이, 약 100℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 형성되면, 반응 생성물은 일부 경우에 농업용 화학제와 배합할 수 있다.
반응 생성물은 중성 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제의 존재 하에 형성될 수 있거나, 또는 중성 계면활성제 및/또는 양쪽성 계면활성제는 반응 생성물의 형성이 완료된 후에 배합될 수 있다. 예를 들어, 반응 생성물은 석출될 수 있으며, 이후 중성 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제를 함유한 수용액에 재용해될 수 있다. 일부 구현예에서, 반응 생성물은 달성될 수 있는 낮은 표면 장력 값으로 인해 중성 계면활성제의 존재 하에 형성하거나, 또는 중성 계면활성제와 조합할 수 있다. 반응 생성물의 형성 중에 존재하는 경우, 하이드록시 기를 가진 중성 계면활성제의 반응 생성물도 형성될 수 있다.
본원에 기술된 반응 생성물은 또한 사카라이드 폴리머를 지방 에스테르와 반응시켜 지방 에스테르의 지방산 성분을 사카라이드 폴리머에 도입하고 지방 에스테르의 알코올 성분을 반응 혼합물로 해리함으로써, 형성될 수 있다. 따라서, 지방 에스테르로부터 반응 생성물을 형성하는 방법은 지방 에스테르, 하이드록사이드 염기 및 중성 계면활성제를 수중에 조합하여 혼합물을 형성하는 단계, 및 혼합물을 지방 에스테르가 (예를 들어 가수 분해에 의해) 용해되어 균질한 혼합물이 형성될 때까지 가열하는 단계를 포함한다. 이러한 공정에서 사카라이드 폴리머를 지방 에스테르와 배합하거나, 또는 균질한 혼합물을 형성한 후 이를 사카라이드 폴리머와 배합할 수 있다. 사카라이드 폴리머가 균질한 혼합물에 존재하면, 반응 생성물이 충분한 정도로 형성될 때까지 계속 가열할 수 있다. 형성된 수성 상은, 선택적으로는 농축, 중화 또는 희석한 후, 또는 특정한 제형을 목표로 한 부가적인 성분과 추가로 배합함으로써, 추가의 용도로 직접 활용할 수 있다.
중성 계면활성제를 이용할 경우, 조성물에 대한 표면 장력 값은 약 40 dyne/cm 또는 그 미만, 또는 약 38 dyne/cm 또는 그 미만, 또는 약 36 dyne/cm 또는 그 미만, 또는 약 34 dyne/cm 또는 그 미만, 또는 약 32 dyne/cm 또는 그 미만, 또는 약 30 dyne/cm 또는 그 미만, 또는 약 28 dyne/cm 또는 그 미만일 수 있다. 표면 장력은 존재하는 중성 계면활성제의 양에 크게 좌우될 수 있으며, 중성 계면활성제의 선택된 양은 주어진 용도에 적용 가능한 원하는 수준의 계면활성도 (surfactancy)를 제공하도록 선택된다. 중성 계면활성제는 선택된 양에서, 반응 생성물이 실질적으로 동일한 농도의 계면활성제 단독으로부터 달성되는 표면 장력과 비교해 표면 장력을 낮추기에 충분한 양으로 존재할 수 있다. 조성물에 대해 상응하는 계면 장력 값은 약 10 dyne/cm 이하일 수 있다.
사카라이드 폴리머의 반응 생성물의 형성에서, 본원의 방법은 지방산 (또는 지방 에스테르), 하이드록사이드 염기 및 중성 계면활성제 및/또는 양쪽성 계면활성제를 수중에 조합해 혼합물을 형성하는 단계, 및 지방산 (또는 지방 에스테르)이 용해되어 균질한 혼합물이 형성될 때까지 혼합물을 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 그 후, 본 방법은 사카라이드 폴리머를 균질한 혼합물과 조합하고 반응 생성물이 충분한 정도로 형성될 때까지 계속 가열하는 것을 포함할 수 있다. 형성된 수성 혼합물은 선택적으로 농축 또는 희석 후, 농업용 제품과 같이 특정한 제형을 위한 부가적인 성분과 추가로 조합함으로써, 추가적인 용도로 직접 활용할 수 있다. 반응 생성물의 수성 혼합물이 이용될 수 있는 제형 및 제품은 아래에서 기술한다. 일부 경우에, 수성 혼합물은 하전된 계면활성제와 같이 특정 제형에서 다른 계면활성제를 적어도 부분적으로 대체할 수 있다. 다른 경우에, 수성 혼합물은 제형에서 에톡시화된 알코올 계면활성제를 적어도 부분적으로 대체할 수 있다.
본 발명의 반응 생성물을 형성하는 데 이용하기 적합한 지방산은 HLB 값 약 5 내지 약 20과 같이 광범위한 HLB 값을 가진 반응 생성물을 제공하도록 선택될 수 있다. 지방산은 약 C4 내지 약 C30, 또는 약 C4 내지 약 C20, 또는 약 C6 내지 약 C18, 또는 약 C8 내지 약 C24 크기 범위일 수 있다. 본원에 따른 반응 생성물을 형성하는 데 적합한 지방산은 직쇄, 분지형 또는 고리형일 수 있으며, 포화되거나 또는 불포화될 수 있다. 바람직하게는, 지방산은 탄소수 약 4-30의 직쇄 지방산을 약 90 중량% 이상, 또는 약 95 중량% 이상, 또는 약 99 중량% 이상으로 함유할 수 있다. 일부 구현예에서, 지방산은 직쇄 지방산으로 본질적으로 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 지방산은 탄소수 약 4-30의 직쇄 지방산 하나 이상으로 구성될 수 있다. 본 발명의 반응 생성물을 형성하는 데 적합할 수 있는 예시적인 직쇄 지방산으로는 예를 들어 부티르산, 발레르산, 카프로산, 에난트산, 카프릴산, 펠라본산, 카프르산, 운데실산, 라우르산, 트리데실산, 미리스트산, 펜타데실산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 노나데실산, 아라키드산, 헤네이코실산, 베헨산, 트리오실산, 리그노세르산, 펜타코실산, 세로트산, 카르보세르산, 몬탄산, 노나코실산, 멜리식 산, 크로톤산, 세르본산, 리놀레산, 리놀레라이드산, 리놀렌산, 아라키돈산, 도코사테트라에노산, 미리스톨레산, 팔미톨레산, 사펜산, 바센산, 파울린산 (paullinic acid), 올레산, 피놀렌산, 스테아리돈산, 엘레오스테아르산, 엘라이드산, 곤도산, 가돌레산, 에루크산, 에이코센산, 에이코사다이엔코산, 에이코사트리엔산, 에이코사테트라엔산, 도코사다이엔산, 네르본산, 미드산, 아드레날린산 등, 및 이들의 임의 조합 등이 있다. 라우르산 또는 라우르산과 미리스트산의 배합물이 특히 적합할 수 있다. 전술한 지방산의 임의의 분지형 변이체 역시 본 발명의 반응 생성물을 형성하기 위해 적절하게 이용할 수 있다.
선택적으로, 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물은 사카라이드 폴리머를 지방 에스테르와 반응시켜 지방산을 형성시킴으로써 기원할 수 있다. 지방산은 인 시추로 유리되어 사카라이드 폴리머와 반응할 수 있거나, 또는 지방 에스테르가 사카라이드 폴리머와의 직접 에스테르 교환 반응을 거쳐 지방 에스테르의 지방산 성분을 사카라이드 폴리머에 도입할 수 있다.
반응 생성물을 형성하는 데 적합한 지방 에스테르는, 지방 에스테르가 효과적으로 가수분해되어 지방 에스테르의 하나 이상의 지방산 성분과 알코올 성분이 수성 상으로 해리되는 한, 특별히 제한되는 것으로 간주되지 않는다. 지방 에스테르로부터 기원하고 본 발명의 반응 생성물을 형성하는 데 적합한 지방산은, HLB 값 약 5 내지 약 20 등의 다양한 HLB 값을 가진 반응 생성물을 생성하도록 (하나 이상의 원하는 지방산을 함유한 적합한 지방 에스테르를 선별함으로써) 선택할 수 있다. 지방 에스테르에 대한 예들은 아래에 제시한다. 지방 에스테르로부터 기원하는 지방산은 약 C4 내지 약 C30, 또는 약 C4 내지 약 C20, 또는 약 C6 내지 약 C18, 또는 약 C8 내지 약 C24의 크기 범위일 수 있다. 지방 에스테르로부터 해리될 수 있으며 본 발명의 반응 생성물을 형성하는 데 적합한 지방산의 예로는, 예를 들어, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 에난트산, 카프릴산, 펠라본산, 카프르산, 운데실산, 라우르산, 트리데실산, 미리스트산, 펜타데실산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 노나데실산, 아라키드산, 헤네이코실산, 베헨산, 트리오스실산 (트리오스실산), 리그노세르산, 펜타코실산, 세로틱산, 카르보세르산, 몬탄산, 노나코실산, 멜리스산, 크로톤산, 세르본산, 리놀레산, 리놀레라이드산, 리놀렌산, 아라키돈산, 도코사테트라엔산, 미리스톨레산, 팔미톨레산, 사펜산, 박센산, 파울린산, 올레산, 피놀렌산, 스테아리돈산, 엘레오스테아르산, 엘라이드산, 곤도산, 가돌레산, 에루크산, 에이코세노산, 에이코사다이엔코산, 에이코사트리엔산, 에이코사테트라엔산, 도코사다이엔산, 네르본산, 미드산, 아드렌산 등 및 이들의 임의의 조합 등이 있다. 바람직하게는, 이러한 지방 에스테르는 아래에서 추가로 논의된 바와 같이 식물 또는 동물 오일로부터 기원할 수 있으므로, 올레산, 리놀레산 또는 리놀렌산과 같은 불포화 지방 하나 이상이 반응 생성물에 존재할 수 있다.
일부 구현예에서, 지방 에스테르는 글리세롤 에스테르를 포함할 수 있다. 글리세롤 에스테르는 알칼리 가수분해를 거쳐 글리세롤을 알코올 성분으로 유리시킬 수 있으며, 글리세롤 알코올 성분 당 카르복실산 성분 최대 3개가 본원에 따른 사카라이드 폴리머와의 반응을 이행하기 위해 방출될 수 있다. 본원의 일부 구현예에 따르면, 글리세롤 에스테르로부터 방출된 카르복실산 성분들은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 불포화 지방산 하나 이상이 카르복실산 성분들 중 하나일 수 있다.
본원에 따라 반응 생성물을 형성하는 데 적합한 글리세롤 에스테르는 특별히 제한되는 것으로 간주되지 않으며, 임의의 식물성 오일, 동물성 오일, 식물 지방, 동물성 지방, 또는 하나 이상의 원하는 지방산을 함유한 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 글리세롤 에스테르는 사카라이드 폴리머와 반응 생성물을 형성하는 과정 중에 가수분해 또는 에스테르교환을 겪을 수 있다. 적합한 글리세롤 에스테르는 예를 들어 대두 오일, 포도씨 오일, 올리브 오일, 팜 오일, 쌀겨 오일, 홍화 오일, 옥수수 오일, 코코넛 오일, 해바라기씨 오일, 카놀라 오일, 유채 오일, 땅콩 오일, 목화씨 오일, 헤이즐넛 오일, 차씨 오일, 아마씨 오일, 참기름, 아사이 오일, 아몬드 오일, 너도밤나무 오일, 브라질 너트 오일, 캐슈 오일, 마카다미아 너트 오일, 피칸 오일, 잣 오일, 피스타치오 오일, 호두 오일, 호박씨 오일, 살구 오일, 아보카도 오일, 자몽 오일, 레몬 오일, 오렌지 오일, 망고 오일, 아마씨 오일, 어유, 코코아 버터, 대마유, 피마자유, 톨유, 어유, 소 지방, 버팔로 지방, 양 지방, 염소 지방, 오리 지방, 돼지 지방, 가금류 지방 및 이들의 임의의 조합을 비롯하여 식물 또는 동물 기원에서 발견될 수 있다.
예를 들어, 대두 오일은 대두 오일에서 수득될 수 있는 지방산 대부분을 포함하는 단일불포화 및 다중불포화 지방산 (올레산, 리놀레산 및 리놀렌산)과 포화 및 불포화 지방산, 주로 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산 및 리놀렌산의 혼합물을 함유한다. 팜유는 포화 지방산 (팔미트산, 스테아르산 및 미리스트산) 약 50% 및 불포화 지방산 (올레산, 리놀레산 및 리놀렌산) 약 50%를 함유한다. 코코넛 오일은 주로 포화 지방산 (카프릴산, 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산 및 스테아르산)과 10% 미만으로 불포화 지방산 (올레산 및 리놀레산)을 함유한다.
본 발명의 반응 생성물을 형성하기 위한 지방산의 직접적인 (인 시추) 공급원으로 글리세롤 에스테르를 이용하는 경우, 글리세롤은 반응 생성물을 함유한 조성물에 하나 이상의 알코올로 존재할 수 있다. 선택적으로, 글리세롤은 요망되는 경우 조성물의 수성 상으로부터 적어도 일부 제거될 수 있다. 그렇지 않으면, 조성물에 존재하는 글리세롤의 양은 반응 생성물의 형성시 존재하는 글리세롤 에스테르의 양에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, C8-C24 지방산을 함유한 글리세롤 에스테르의 경우, 글리세롤 에스테르 내 글리세롤의 중량%는 글리세롤 에스테르의 총 질량을 기준으로 약 7 중량% 내지 약 17 중량% 범위일 수 있다. 따라서, 알칼리 가수분해 시 글리세롤로부터 기원하는 지방산(들)을 기준으로 측정한, 반응 생성물을 함유한 조성물 내 상응하는 글리세롤의 중량%는 약 7.5 중량% 내지 약 20 중량% 범위일 수 있다. 대안적으로, 조성물 내 글리세롤의 중량%는 조성물 전체에 대한 질량 기준으로 반응 혼합물에 존재하는 글리세롤 에스테르의 중량%와 실질적으로 동등할 수 있으며, 이는 각각의 글리세롤 에스테르가 완전히 가수분해되면 글리세롤 한 분자를 방출할 수 있기 때문이다.
반응 생성물을 함유한 수성 상은 여기에 반응 생성물이 투입된 후, 선택적으로 반응 생성물이 물과 조합하고 및/또는 부가적인 성분이 첨가된 후, 거품을 형성할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "거품"은 상대적으로 작은 부피의 액체에서 다양한 크기의 기포 형태로 다량의 기체가 안정적으로 분산된 것을 의미한다. 용어 "거품 품질 (foam quality)"은 거품 부피의 기체 %를 지칭하며, 양 (총 거품 부피 - 액체 부피)을 총 거품 부피로 나누어 계산할 수 있다. 수성 상의 발포 유도는 기체의 존재 하에 교반 또는 블렌딩, 수성 상에 기체 버블링 또는 이들의 임의의 조합을 통해서와 같이, 기체의 존재 하에 수성 상을 교반함으로써 이루어질 수 있다. 중성 계면활성제 및/또는 양쪽성 계면활성제는 거품이 형성되는 동안에 반응 생성물과 조합하여 존재할 수 있다.
이온성 계면활성제는 발포를 촉진하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 유형의 계면활성제 중 하나이다. 그러나, 이온성 계면활성제는 2가 이온과 같은 다른 유형의 물질과는 비-상용성일 수 있으며, 일부는 특히 다량 사용할 경우 규제 제약이 있을 수 있다. 또한, 이온성 계면활성제는 고온에서 불균일한 거품 성능을 부여할 수 있다.
반응 생성물의 존재 하에 발포에 적합한 기체는 특별히 제한되는 것으로 간주되지 않는다. 적합한 발포용 기체로는 공기, 질소, 이산화탄소, 헬륨, 천연 가스 또는 이들의 임의의 조합 등이 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 일부 경우에는 에어로졸 추진제 역시 이용할 수 있다.
본원에 따라 형성된 거품은 거품 품질이 약 10% 이상 또는 약 20% 이상 또는 약 30% 이상 또는 약 40% 이상 또는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상 또는 약 70% 이상 또는 약 80% 이상 또는 약 90% 이상일 수 있다. 거품 품질의 상한은 약 99%, 또는 약 95%, 또는 약 90%, 또는 약 80%, 또는 약 70%, 또는 약 60% 또는 약 50%일 수 있다.
본원의 발포형 또는 발포성 농업용 제품은 수성 담체 유체를 포함하는 수성 담체 상을 포함할 수 있으며, 이는 아래에서 보다 상세하게 기술한다. 발포형 제형 (거품제)은 기체가 이미 투입되어 거품 기포가 형성된 조성물이다. 즉, 발포형 제형은 기체, 및 복수의 기포로서 기체와 함께 혼합된 본원에 기재된 조성물을 포함하는 수성 담체 유체를 포함할 수 있다. 대조적으로 발포성 제형은 일단 기체가 투입되었을 때 거품을 형성하기에 적합한 조성물이지만, 아직 거품 기포가 형성된 것은 아니다.
발포형 또는 발포성 제형은 반응 생성물 외에도 양이온성, 음이온성, 양쪽성, 중성 또는 이들의 임의의 조합일 수 있는 부가적인 계면활성제 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. 발포형 또는 발포성 제형은 또한 농업용 제품에서 확인되는 추가적인 성분을 함유할 수 있으며, 그 예는 당업자에게 익숙할 것이다. 농업용 제품 및 이의 이용에 관한 추가적인 내용은 아래에서 더 상세하게 기술한다.
반응 생성물은 고체 형태 또는 액체 형태로 제공, 공급, 혼합 또는 저장될 수 있다. 액체 형태는 특정 제형 및 의도한 용도에 따라 유화되거나 비-유화될 수 있는, 수성 상과 같은 적정 유체 상 중에 배치될 수 있다. 비-유화 형태로는 반응 생성물의 수성 용액이 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 아울러, 일부 경우에 수성 상에서 거품이 형성될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "유체" 및 "유체 상"은 달리 나타내지 않는 한 거품을 비롯해, 반응 생성물의 용액, 에멀젼 및 현탁액 등의 액체 및 겔 둘다 지칭한다. 본 발명의 반응 생성물을 포함하는 조성물은 수성 담체 유체를 포함할 수 있다. 적절한 수성 담체 유체는 예를 들어 담수, 산성수, 해수, 염수 (즉, 포화 염 용액) 또는 염 수용액 (즉, 비-포화 염 용액)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에탄올 또는 에틸렌 글리콜과 같은 수-혼화성 유기 공용매가 일부 구현예에서 수성 담체 유체와 조합하여 존재할 수 있다. 적합한 수성 담체 유체는 반응 생성물이 형성하는 동안 존재할 수 있거나, 또는 반응 생성물을 형성한 다음 수성 담체 유체를 반응 생성물에 투입할 수 있다.
본 발명의 반응 생성물은 아래에서 추가로 상세히 기술된 바와 같이 다양한 농업용 제품에 투입될 수 있다. 농업용 제품에 사용될 경우, 본원에 개시된 반응 생성물은 주 기능 (예, 표면 습윤성 촉진)을 발휘할 수 있거나, 또는 다른 물질의 효능 또는 효력을 강화하기 위한 보조적인 역할로 기능할 수 있다. 농업용 제품의 예는 아래에서 기술한다.
상기에 명시된 바와 같이 덱스트린 화합물 또는 덱스트란과 지방산 (또는 지방 에스테르)의, 중성 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제 또는 이의 반응 생성물과 조합한, 반응 생성물이, 예를 들어, 제초제, 농약, 비료, 연체동물 살충제, 살진균제, 식물 생장 조절제, 약해 경감제 (safener) 또는 이들의 임의 조합 등의 농업용 화학제를 함유한 제품과 같은 농업용 제품에 존재할 수 있다. 이들 성분들에 대해 적합한 예들은 특별히 제한되는 것으로 간주되지 않으며, 당해 기술 분야의 당업자에게 익숙할 것이다. 본 발명의 반응 생성물은 농업용 제품에 사용되는 계면활성제를 대체할 수 있거나, 또는 기존 계면활성제의 일부 대체를 비롯해 농업용 제품에 이미 존재하는 계면활성제와 조합하여 사용될 수 있다. 농업용 제품에서, 반응 생성물 및 계면활성제를 포함하는 조성물은 농업용 제품 전체에 대해 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 15 중량%, 또는 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 함량으로 존재할 수 있다.
이에, 다양한 구현예에서, 본 발명의 농업용 제품은 수성 담체 상, 수성 담체 상과 조합한 중성 계면활성제 또는 이의 반응 생성물, 및 수성 담체 상과 조합한 사카라이드 폴리머 (예, 덱스트린 화합물, 덱스트란, 또는 이들의 임의 조합)의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 사카라이드 폴리머 및 지방산의 반응 생성물은 OECD 301B에 따른 평가시 생분해성이 우수하다. 선택적으로, 농업용 제품은 상기에 명시된 것과 같은 농업용 화학제를 함유할 수 있다.
사카라이드 폴리머의 반응 생성물을 포함하는 농업용 제품에 대한 일부 예는 다른 계면활성제를 함유한 조성물을 포함할 수 있다. 대안적으로, 반응 생성물과 함께 투입되는 중성 또는 양쪽성 계면활성제가 농업용 제품의 계면활성제 전체를 구성할 수 있다. 기타 계면활성제는 농업용 제품의 최대 약 20 중량%의 함량으로 존재할 수 있다.
농업용 제품에 대한 일부 예는 수중유 에멀젼을 포함할 수 있다. 농업용 제품에 대한 다른 예는 유중수 에멀젼을 포함할 수 있다. 농업용 제품에 대한 또 다른 예는 수성 용액에 존재하는 모든 성분들을 함유한다. 본 발명의 농업용 제품은 분무, 주입, 관개, 이식 (implantation) 또는 기타 관련 전달 경로에 의해 전달할 수 있다.
전술한 바에 비추어, 본원에 기술된 농업용 제품은 토양 개량 용도 등의 다양한 농업 용도로 활용될 수 있다. 토양 개선 방법은, 수성 담체 상, 수성 담체 상과 조합한 중성 계면활성제 또는 이로부터 유래한 반응 생성물, 및 수성 담체 상과 조합한 지방산 및 사카라이드 폴리머의 반응 생성물을 포함하는 조성물을 제공하는 단계로서, 사카라이드 폴리머가 덱스트란, 덱스트린 화합물 또는 이들의 임의 조합을 포함하는 단계; 상기 조성물을 비처리 토양에 적용해 개량된 토양을 형성하는 단계; 및 개량된 토양을 수-함유 유체와 상호 작용시키는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 개량된 토양은 비처리 토양과 비교해 물을 더 빨리 또는 더 다량 흡수한다. 바람직하게는, 조성물은 OECD 301B에 의해 평가한 바 고도의 생분해성이다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "비처리 토양"은 본원에 기술된 바에 따라 제조된, 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물과 아직 접촉된 적 없는 임의의 토양을 지칭한다. 비처리 토양은 사카라이드 폴리머 및 지방산의 반응 생성물 이외의 다른 토양 개량 조성물과 접촉된 적 있을 수 있지만, 토양 개량 조성물이 토양의 성질 (예를 들어, 토양에 흡수되는 물 양 또는 토양의 물 흡수 속도)을 원하는 수준까지 바꾸지 못하였다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "개량된 토양"은 비처리 토양에 비해 하나 이상의 측면에서 강화된 특성을 가진 토양을 지칭한다.
본원에 개시된 농업용 제품을 이용해 개량할 수 있는 토양에는 특별한 제한이 없는 것으로 간주된다. 비-제한적인 예로, 농업용 제품을 이용해 개량할 수 있는 토양의 유형으로는, 예를 들어, 표토, 화분토, 농지 토양, 모래, 점토, 양토, 이탄, 이들의 조합 등이 있다.
농업용 제품을 비처리 토양과 접촉시키는 기술에도 마찬가지로 특별한 제한이 있는 것으로 간주되지 않는다. 일부 구현예에서, 농업용 제품은 비처리 토양의 본래의 환경 (예, 땅)에서 간단히 비처리 토양에 붓거나 또는 분무할 수 있다. 선택적으로, 개량된 토양은 농업용 제품과 상호작용시킨 후 추가로 경작하거나 또는 객토할 수 있다.
본원에 개시된 구현예들은 하기를 포함한다:
A. 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물을 포함하는 농업용 제품. 농업용 제품은 수성 담체 상; 수성 담체 상과 조합된 중성 계면활성제 또는 이의 반응 생성물; 및 수성 담체 상과 조합된 지방산 및 사카라이드 폴리머의 반응 생성물을 포함하며, 여기서 사카라이드 폴리머는 덱스트란, 덱스트린 화합물 또는 이들의 임의 조합을 포함하고; 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물은 OECD 301B에 따른 평가시 생분해성이 우수하다.
A1. 사카라이드 폴리머가 덱스트란을 포함하는, A의 조성물.
A2. 사카라이드 폴리머가 덱스트린 화합물, 바람직하게는 말토덱스트린을 포함하는, A의 조성물.
B. 수성 담체 상, 수성 담체 상과 조합한 중성 계면활성제 또는 이의 반응 생성물, 및 수성 담체 상과 조합한 지방산 및 사카라이드 폴리머의 반응 생성물을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 상기 조성물을 비처리 토양에 적용해 토양을 개량하는 단계; 및 개량된 토양을 수-함유 유체와 상호작용시키는 단계를 포함하고, 사카라이드 폴리머는 덱스트란, 덱스트린 화합물 또는 이들의 임의 조합을 포함하고, 개량된 토양이 비처리 토양과 비교해 물을 더 빨리 또는 더 많이 흡수하는, 토양 개량법 (soil conditioning method).
B1. 사카라이드 폴리머가 덱스트란을 포함하는 B의 토양 개량법.
B2. 사카라이드 폴리머가 덱스트린 화합물, 바람직하게는 말토덱스트린을 포함하는 B의 토양 개량법.
구현예 A, A1, A2, B, B1 및 B2는 하기 추가적인 요소들 중 하나 이상을 임의의 조합으로 포함할 수 있다.
요소 1: 농업용 제품은 농업용 화학제를 추가로 포함한다.
요소 2: 농업용 화학제는 제초제, 살충제, 비료, 연체동물 살충제, 살진균제, 식물 성장 조절제, 약해 경감제 (safener) 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함한다.
요소 3: 사카라이드 폴리머는 덱스트린 화합물을 포함하고, 덱스트린 화합물은 말토덱스트린을 포함한다.
요소 4: 말토덱스트린은 덱스트로스 당량 값이 약 3 내지 약 25이다.
요소 4A: 말토덱스트린은 덱스트로스 당량 값이 약 4.5 내지 약 7.0이다.
요소 4B: 말토덱스트린은 덱스트로스 당량 값이 약 9.0 내지 약 12.0이다.
요소 5: 지방산은 탄소 원자를 약 4 내지 약 30개 포함한다.
요소 5A: 지방산은 총 지방산에 대해 탄소수 약 4-30의 직쇄 지방산을 약 95 중량% 이상으로 포함한다.
요소 5B: 지방산은 탄소수 약 4-30의 직쇄 지방산 하나 이상으로 구성된다.
요소 6: 지방산은 부티르산, 발레르산, 카프로산, 에난트산, 카프릴산, 펠라본산, 카프르산, 운데실산, 라우르산, 트리데실산, 미리스트산, 펜타데실산, 팔미트산, 마가르산, 스테아르산, 노나데실산, 아라키드산, 헤네이코실산, 베헨산, 트리오실산, 리그노세르산, 펜타코실산, 세로트산, 카르보세르산, 몬탄산, 노나코실산, 멜리식산, 크로톤산, 세르본산, 리놀레산, 리놀레라이드산, 리놀렌산, 아라키돈산, 도코사테트라에노산, 미리스톨레산, 팔미톨레산, 사펜산, 박센산, 파울린산, 올레산, 피놀렌산, 스테아리돈산, 엘레오스테아르산, 엘라이드산, 곤도산, 가돌레산, 에루크산, 에이코센산, 에이코사다이엔코산, 에이코사트리엔산, 에이코사테트라엔산, 도코사다이엔산, 네르본산, 미드산, 아드레날린산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 지방산 하나 이상을 포함한다.
요소 7: 중성 계면활성제는 지방산 알카놀아미드 또는 이의 반응 생성물을 포함한다.
요소 7A: 중성 계면활성제는 코카미드 다이에탄올아민 또는 이의 반응 생성물을 포함한다.
요소 8: 반응 생성물에서 지방산:사카라이드 폴리머의 몰 비는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.2 이상이다.
요소 8A: 반응 생성물에서 지방산:사카라이드 폴리머의 몰 비는 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.2 내지 약 0.9이다.
요소 9: 농업용 제품은 발포형 또는 발포성이다.
요소 10: 농업용 제품은 유화된다.
요소 11: 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물은 OECD 301B에 따른 평가시 높은 수준의 생분해성이다.
요소 12: 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물은 사카라이드 폴리머를지방산을 생성하기 위한 지방 에스테르와 반응시킴으로써 유래한다.
요소 13: 지방 에스테르는 탄소수 약 4-30의 카르복시산 유형을 최대 3개 포함하는 글리세롤 에스테르를 포함한다.
요소 14: 농업용 제품은 글리세롤을 추가로 포함한다.
요소 15: 농업용 제품은 양쪽성 계면활성제를 추가로 포함한다.
비-제한적인 예로, A, A1, A2, B, B1 및 B2에 적용 가능한 예시적인 조합으로는 1 및 2; 1-3; 1 및 3; 1 및 5 (또는 5A 또는 5B); 1, 2 및 5 (또는 5A 또는 5B); 1, 2 및 6; 1 및 6; 1, 2, 및 7 또는 7A; 1, 및 7 또는 7A; 1, 및 8 또는 8A; 1, 및 9 또는 10; 1, 2, 및 9 또는 10; 3 및 5 (또는 5A 또는 5B); 3 및 6; 3, 및 7 또는 7A; 3, 및 8 또는 8A; 3, 및 9 또는 10; 5 (또는 5A 또는 5B), 및 7 또는 7A; 6, 및 7 또는 7A; 6, 및 9 또는 10; 5 (또는 5A 또는 5B), 및 9 또는 10; 9 및 11; 및 10 및 11 등이 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다.
하기 도면은 본 개시내용의 특정 측면을 예시하기 위해 포함되며 배타적인 구현예로 간주되어서는 안 된다. 개시된 주제는 본원의 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 기능에 있어 상당한 수정, 변경, 조합 및 등가물이 가능하다.
도 1 및 2는 OECD 301B에 의해 측정한, 시간 함수에 따른 말토덱스트린과 지방산의 반응 생산물에 대한 생분해 %를 나타낸 도표를 도시한다.
본 발명의 개시내용을 더 잘 이해할 수 있도록, 다양한 대표적인 구현예들에 대한 예들을 아래에 제공한다. 하기 실시예들은 어떤 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하거나 또는 규정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
이하 표면 장력 (ST) 측정은 ASTM D1331을 이용해 수행하는 것으로 언급된 경우를 제외하고는 실온에서 Bolin Scientific 장력측정기를 사용해 수행하였다. ASTM D1331을 이용해 수행하는 표면 장력 측정은 생성된 샘플을 증류수에 0.25 부피%로 희석함으로써 수행하였다. 그렇지 않을 경우에는, 표면 장력 측정은 생성된 샘플을 이용하거나 또는 하기 실시예에 명시된 바와 같이 샘플을 처리하여 수행하였다.
비교예 1: 말토덱스트린과 라우르산의 산-촉매 반응. 10 중량%의 말토덱스트린 (MALTRIN M100, DE=9.0-12.0, 30% 활성 용액) 및 6.18 중량%의 라우르산을 함유한 용액을 DMSO 중에 준비하였다. 인산 5방울을 첨가하여, 반응 혼합물을 110℃에서 3시간 동안 가열하였다. 반응 생성물에 이소프로필 알코올을 3배 부피로 첨가해 석출시킨 후, 백색 석출물을 디캔팅에 의해 수집해 건조하였다. 생성물은 FTIR 및 1H NMR에 의해 특징을 규명하였다. 스펙트럼 특징은 말토덱스트린에서 반응 생성물로의 변환과 일치하였다.
표면 장력을 측정하기 위해 (표 2), 단리한 반응 생성물을 5 중량%의 코카미드 다이에탄올아민 (CocoDEA) 및 6 중량%의 소듐 도데실벤젠 설포네이트 (SDDBS)의 존재 하에 13.17 중량% 농도로 재용해하였다.
비교예 2: 말토덱스트린의 산 클로라이드계 반응. 10 중량% 말토덱스트린 (MALTRIN M100, DE=9.0-12.0, 30% 활성 용액) 및 6.75 중량% 라우로일 클로라이드를 함유한 용액을 포름아미드 중에 준비하였다. 인산 몇 방울을 첨가하여, 반응 혼합물을 105℃에서 2시간 동안 가열하였다. 반응 생성물에 이소프로필 알코올을 3배 부피로 첨가해 석출시킨 후, 호박색 타르형 유체를 수득하였다. 생성물은 FTIR 및 1H NMR에 의해 특징을 규명하였다. 스펙트럼 특징은 말토덱스트린에서 반응 생성물로의 변환과 일치하였다.
표면 장력을 측정하기 위해 (표 2), 단리한 반응 생성물을 5 중량%의 코카미드 다이에탄올아민 (CocoDEA) 및 6 중량%의 소듐 도데실벤젠 설포네이트 (SDDBS)의 존재 하에 13.17 중량% 농도로 재용해하였다.
실시예 1A: 염기성 조건에서 말토덱스트린의 반응 생성물을 제조하는 일반적인 공정. 물 296.25 g, 코카마이드 디에탄올아민 (CocoDEA) 25.00 g 및 KOH (45% 활성 용액) 10.00 g을 혼합하였다. 반응 혼합물을 기계적으로 교반하고 65℃까지 가열하였다. 그 후, 지방산 18.75 g 및 30% 활성 용액으로서 말토덱스트린 (MALTRIN M100, Grain Processing Corporation, Muscatine, Iowa; DE=9.0-12.0) 150.0 g을 반응 혼합물에 첨가하였다. 말토덱스트린이 용해되면, 가열을 중단하고, 반응 혼합물이 실온에 도달할 때까지 교반하였다. 반응 생성물은 하기에서 추가로 처리하지 않고 사용하였다. 표 1A는 상기와 같이 합성하여 하기 실시예에서 검사한 말토덱스트린 반응 생성물을 열거한다. 카프릴산은 옥탄산과 동의어이고, 라우르산은 도데칸산과 동의어이고, 스테아르산은 옥타데칸산과 동의어이다.
표 1A
샘플 지방산 지방산:말토덱스트린 (글루코스 모노머) 몰비
A 부티르산 0.77
B 카프릴산 0.47
C 라우르산 0.34
D 스테아르산 0.24
샘플 A를 제외한 모든 사항은 일반적인 합성 공정을 준수하였다. 샘플 A의 경우, KOH (45% 활성) 27.5 g 및 물 278.75 g을 사용하였으며, 다른 반응 파라미터는 동일하게 유지하였다. 계산한 모든 몰비에서, 전체 말토덱스트린 (또는 덱스트란)은, 글루코스 분자량 (180.16 g/mol)에서 물 분자량 (18.02 g/mol)을 뺀 것으로 = 162.14 g/mol 가정하였다.
아래 표 1B에 명시된 지방산:말토덱스트린 세트 비율에서 실시예 1A의 일반 공정에 따라 추가적인 샘플들을 합성하였다.
표 1B
샘플 지방산 지방산:말토덱스트린 중량비 지방산:말토덱스트린 (글루코스 모노머) 몰비
A1 부티르산 1:10 0.61
A2 부티르산 1:4 1.53
A3 부티르산 1:2 3.07
A4 부티르산 1:1 6.13
B1 카프릴산 1:10 0.37
B2 카프릴산 1:4 0.94
B3 카프릴산 1:2 1.87
B4 카프릴산 1:1 3.75
C1 라우르산 1:10 0.27
C2 라우르산 1:4 0.67
C3 라우르산 1:2 1.35
C4 라우르산 1:1 2.70
D1 스테아르산 1:10 0.21
D2 스테아르산 1:4 0.53
D3 스테아르산 1:2 1.05
D4 스테아르산 1:1 2.11
I1 팔미트산 1:10 0.19
I2 팔미트산 1:4 0.47
I3 팔미트산 1:2 0.95
I4 팔미트산 1:1 1.90
실시예 1B: 염기성 조건에서 말토덱스트린의 반응 생성물을 제조하는 대안 공정. 10 중량% 말토덱스트린 (MALTRIN M100, DE=9.0-12.0, 30% 활성 용액), 6.18 중량% 라우르산 및 1.73 중량% KOH를 함유한 용액을 물 중에 준비하였다. 그 후, 반응 혼합물을 65℃에서 30분 동안 가열하였다. 반응 생성물에 이소프로필 알코올을 3배 부피로 첨가해 석출시키고, 백색 석출물을 디캔팅에 의해 수집하여 건조하였다. 생성물은 FTIR 및 1H NMR에 의해 특징을 규명하였다. 스펙트럼 특징은 말토덱스트린에서 반응 생성물로의 변환과 일치하였다. 다른 지방산 역시 마찬가지로 반응시킬 수 있다.
실시예 1B에서 수득한 샘플 (표 2)을 이용해 표면 장력을 측정하기 위해, 단리한 반응 생성물을 5 중량%의 코카미드 다이에탄올아민 (CocoDEA) 및 6 중량%의 소듐 도데실벤젠 설포네이트 (SDDBS)의 존재 하에 13.17 중량% 농도로 재용해하였다.
실시예 2: 염기성 조건에서 덱스트란의 반응 생성물을 제조하는 일반적인 공정. 말토덱스트린에 대한 일반 공정을 이용해 상기와 비슷한 방식으로 덱스트란으로부터 반응 생성물을 제조하였다. 덱스트란은 분자량이 500,000이고, 이의 용액에서 활성도는 9%이다. 표 1C에는 상기와 같이 합성하여 하기 실시예에서 검사한 덱스트란 반응 생성물을 열거한다.
표 1C
샘플 지방산 지방산:덱스트란 중량비 지방산:덱스트란 (글루코스 모노머) 몰비
E1 카프릴산 1:10 0.11
E2 카프릴산 1:5 0.22
E3 카프릴산 1:2 0.57
E4 카프릴산 1:1 1.13
F1 라우르산 1:10 0.081
F2 라우르산 1:5 0.16
F3 라우르산 1:2 0.41
F4 라우르산 1:1 0.81
G1 팔미트산 1:10 0.063
G2 팔미트산 1:5 0.13
G3 팔미트산 1:2 0.32
G4 팔미트산 1:1 0.63
H1 스테아르산 1:10 0.057
H2 스테아르산 1:5 0.11
H3 스테아르산 1:2 0.28
H4 스테아르산 1:1 0.57
실시예 1B와 관련한 비교예 1 및 2의 특징 규명. 표 2에 1 gpt (1000 갤런당 갤런) 농도에서 비교예 1 및 2의 반응 생성물 및 실시예 1B의 반응 생성물 (염기성 조건에서의 대안적인 제조)의 표면 장력 값을, 5 중량% CocoDEA 또는 5 중량% CocoDEA/6 중량% SDDBS를 함유하는 대조군 샘플과 비교해, 요약 개시한다.
표 2
항목 샘플 표면 장력, 1 gpt (dyne/cm)
1 대조군 (5 중량% CocoDEA/6 중량% SDDBS) 31.26
2 대조군 (5 중량% CocoDEA) 34.49
3 비교예 1 31.77
4 비교예 2 31.48
5 실시예 1B 31.51
대조군 샘플 및 비교/실험 샘플은 CocoDEA 또는 CocoDEA/SDDBS를 동일한 농도로 함유하였다. 나타낸 바와 같이, 염기성 조건 (항목 5)에서 제조된 반응 생성물은 산성 조건 (항목 3 및 4)에서 수득된 생성물과 유사한 성능을 나타내었다. 각 경우에, 표면 장력은 계면활성제-단독 CocoDEA/SDDBS 대조군 (항목 1)의 표면 장력과 비슷하였다. 표면 장력 값은 CocoDEA-단독 대조군 (항목 2)에 비해 약 10% 감소하였다. 이러한 놀라운 결과는 아래에서 자세히 설명한다.
샘플 C를 제조하기 위해 이용한 반응 혼합물의 각 성분의 표면 장력 성능을 반응 생성물 단독과 비교하였다. 측정은 하기 표 3에 명시한 바와 같이 1 gpt 및 2 gpt에서 수행하였다.
표 3
항목 성분 ST, 1 gpt (dyne/cm) ST, 2 gpt (dyne/cm)
1 말토덱스트린 (30% 활성 용액) 73.03 72.85
2 말토덱스트린 (30% 활성 용액), 1.7% KOH (45% 활성 용액) 및 6.18% 라우르산 (상기와 같이 가열) n/d 77.39
3 10% 말토덱스트린 (30% 활성 용액), 5% CocoDEA 중성 계면활성제 용액 (상기와 같이 가열) 49.23 35.89
4 5% CocoDEA 중성 계면활성제 용액 (상기와 같이 가열) 34.49 31.93
5 2% KOH (45% 활성 용액)를 함유한 5% CocoDEA 중성 계면활성제 용액 (상기와 같이 가열) 36.73 35.00
6 2.47% 라우르산을 함유한 5% CocoDEA 중성 계면활성제 용액 (상기와 같이 가열) 39.88 32.99
7 2% KOH (45% 활성 용액) 및 3.75% 라우르산을 함유한 5% CocoDEA 중성 계면활성제 용액 (상기와 같이 가열) 36.52 30.40
8 샘플 C 28.84 28.59
나타낸 바와 같이, 말토덱스트린 자체 (항목 1)는 샘플 C (항목 8)와 비교해 매우 높은 표면 장력을 부여하였다. CocoDEA 부재시, 반응 생성물을 제조하기 위해 사용한 다른 성분들이 존재하더라도 표면 장력은 매우 높게 유지되었다 (항목 2). 5 중량% CocoDEA가 훨씬 더 낮은 표면 장력 (항목 4)을 부여하였으며, 이는 말토덱스트린의 존재시 (항목 3) 상승하였다. 반응 혼합물을 제조하기 위해 이용한 다른 성분 (말토덱스트린 제외)을 5 중량% CocoDEA와 조합하였을 경우, 표면 장력이 반응 생성물에 비해 약간 증가하였다 (항목 4-7). 대조적으로, 모든 반응 성분들이 샘플 C (항목 8)에 함께 존재할 경우, 표면 장력은 반응 성분들의 다른 검사 조합들보다 낮았다. 말토덱스트린 반응 생성물의 존재시 달성되는 표면 장력 저하는, 말토덱스트린 자체가 표면 장력을 증가시킨다는 점을 감안하면, 특히 놀라운 결과였다 (항목 3 및 4).
표 1A 및 1B에서 선택한 샘플의 표면 장력 값은 실온에서 증류수 중에 0.25 부피%에서 ASTM D1331에 따라 결정하였다. 표면 장력 값들을 표 4에 요약 개시한다.
표 4
샘플 0.25 부피%에서 ASTM D1331에 따른 표면 장력 (mN/m)
C1 32.0
C3 26.6
D3 36.0
D (증류수로 1:3 v/v 희석) 31.3
I2 31.8
덱스트란 반응 생성물의 표면 장력. 덱스트란 반응 생성물의 표면 장력 성능을 하기 표 5에 명시된 바와 같이 1 gpt 및 2 gpt에서 측정하였다.
표 5
샘플 ST, 1 gpt (dyne/cm) ST, 2 gpt (dyne/cm)
E1 34.61 30.25
E2 34.07 29.15
E3 32.39 28.87
E4 31.95 29.00
F1 30.49 28.75
F2 29.93 27.93
F3 31.34 27.65
F4 68.20 54.71
G1 33.82 28.25
G2 28.77 27.46
G3 31.51 28.53
G4 45.76 38.04
H1 34.66 28.75
H2 33.06 28.27
H3 38.07 32.13
H4 49.97 40.98
나타낸 바와 같이, 덱스트란 반응 생성물들 모두 적어도 일부 농도 및 지방산 부하 중에 CocoDEA의 표면 장력을, 전술한 말토덱스트린 반응 생성물에 의해 제공된 바와 비슷한 방식으로 낮출 수 있었다. 지방산 최대 부하시 (샘플 F4, G4 및 H4), 표면 장력을 낮추는 능력이 현저하게 감소하였다. 즉, 표면 장력은 지방산의 분자량 및 지방산 하중 수준에 따라 조정가능하였다.
실시예 3: CocoDEA를 베타인 계면활성제로 교체. 샘플 C'을 실시예 1A의 공정과 비슷한 시약 비율을 적용해 상기 샘플 C와 동일한 방식으로 제조하였으며, 단 CocoDEA 대신 베타인 (양쪽성) 계면활성제 (SOPALEX 360 BET)로 대체하고, 50℃에서 반응을 수행하였다. 표 6은 반응 생성물의 표면 장력을 베타인 계면활성제 단독과 비교해 요약 개시한다.
표 6
샘플 ST, 1 gpt (dyne/cm) ST, 2 gpt (dyne/cm)
양쪽성 계면활성제 71.04 64.9
샘플 C' 66.27 55.55
중성 계면활성제 CocoDEA 대신 베타인 계면활성제로 대체한 결과, 각 검사 농도에서 높은 표면 장력 값이 달성되었다. 베타인 계면활성제는 그 자체가 비교적 높은 표면 장력 값을 부여하였다. 놀랍게도, 반응 생성물은 베타인 계면활성제 단독과 비교해 표면 장력을 다소 낮추도록 작용 가능하였다.
실시예 4: CocoDEA를 에톡시화된 알코올 중성 계면활성제로 교체. 샘플 C''을 실시예 1A의 공정과 비슷한 시약 비율을 적용해 상기 샘플 C와 동일한 방식으로 제조하였으며, 단 CocoDEA 대신 에톡시화된 알코올 중성 계면활성제 (Tomadol 1-9)로 대체하고, 50℃에서 반응을 수행하였다. 표 7은 반응 생성물의 표면 장력을 에톡시화된 알코올 계면활성제 단독과 비교해 요약 개시한다.
표 7
샘플 ST, 1 gpt (dyne/cm) ST, 2 gpt (dyne/cm)
에톡시화된 알코올 계면활성제 46.6 39.5
샘플 C" 47.4 41.9
에톡시화된 알코올 계면활성제는 비슷한 농도의 CocoDEA에서와 비교해 검사한 각 농도에서 훨씬 더 높은 표면 장력 값을 부여하였다. 반응 생성물은 에톡시화된 알코올 계면활성제와 조합해 에톡시화된 알코올 계면활성제 단독과 비슷한 표면 장력을 부여하였다.
실시예 5: CocoDEA 농도 감소. 샘플 C"'을 실시예 1A의 공정과 비슷한 시약 비율을 적용해 상기 샘플 C와 동일한 방식으로 제조하였으며, 단 CocoDEA 농도를 상기에서 사용한 농도의 1/5로 (즉, 1 중량%) 낮추었다. 표 8은 반응 생성물의 표면 장력을 CocoDEA 계면활성제의 저감 용액 단독과 비교해 요약 개시한다.
표 8
샘플 ST, 1 gpt (dyne/cm) ST, 2 gpt (dyne/cm)
CocoDEA, 1/5 농도 71.96 67.87
샘플 C"' 65.84 59.05
CocoDEA 농도 감소시 표면 장력 값이 현저하게 증가하였다. 5 중량% CocoDEA를 이용한 경우에 비해 표면 장력이 상당히 더 높았지만, 반응 생성물은 여전히 CocoDEA 단독과 비교해 표면 장력을 낮추었다.
실시예 6: 글리세롤 에스테르를 이용한 말토덱스트린 반응 생성물을 제조하기 위한 대표적인 공정. 지방산 알카놀아미드 계면활성제 25.00 g 및 KOH (45% 활성 용액) 10.00 g을 물에서 혼합하였다. 반응 혼합물을 기계적으로 교반하고, 65℃까지 가열하였다. 그 후, 대두 오일 및 30% 활성 용액으로서 말토덱스트린 (MALTRIN M100, Grain Processing Corporation, Muscatine, Iowa; DE=9.0-12.0) 150.0 g을 반응 혼합물에 첨가하였다. 대두 오일의 양은 반응 생성물이 형성되었을 때 HLB 12 또는 16이 되도록 정하였다. 물 함량은, 모든 반응 성분들을 기준으로 계면활성제 농도 5 중량%, 지방 에스테르 (오일) 농도 2.5 중량% 및 말토덱스트린 농도 10 중량%를 제공하도록, 결정하였다. 말토덱스트린이 용해되면, 가열을 중단하고, 반응 혼합물이 실온에 도달할 때까지 계속 교반하였다.
덱스트린 반응 생성물의 발포 성능. 샘플 1C (말토덱스트린 및 라우르산의 반응 생성물)를 하기 조성의 비누 제형으로 가공하였다: 61.1 중량% 탈이온수, 20.9 중량% 말토덱스트린/라우르산 반응 생성물 (상기와 같이 제조한 수성 혼합물로 조합), 7.5 중량% 코카미도프로필 베타인, 0.5 중량% 글리세린 및 10.0 중량% SOPALTERIC CS (소듐 코코암포하이드록시프로필설포네이트, Southern Chemical and Textile). 발포 성능을 나란히 평가하기 위해 하기 조성의 비교 비누 제형을 제조하였다: 30 중량%의 소듐 라우릴 설페이트 수용액 20 중량%, 코코아미도프로필 베타인 5 중량%, 글리세린 0.5 중량%, NaCl 0.8 중량% 및 잔량의 탈이온수. 비누 제형은 말토덱스트린/라우르산 반응 생성물 및 소듐 라우릴 설페이트를 거의 동일한 양으로 함유하였다.
비누 실험 제형의 발포 성능을 비교 비누 제형과 비교해 Hart-DeGeorge 발포 검사에 따라 분석하였다. 간략하게는, Hart-DeGeorge 발포 검사는 깔때기와 메스 실린더 사이에 배치된 와이어 스크린을 이용하였다. 정해진 부피의 발포 혼합물을 깔때기에 넣고 와이어 스크린 (850 μm 메쉬 크기)이 노출되는 데 걸리는 시간을 측정하였다. 메스 실린더에서 액체 높이를 다양한 시점에 측정하였다. 따라서, 더 낮은 밀도의 거품이 와이어 스크린을 노출시키는데 더 오래 걸리는 것으로 특정되었으며, 메스 실린더에 수집되는 액체의 양이 적다는 것은 거품이 더 안정적임을 의미한다.
비누 실험 제형과 비교 제형에 대해 Hart-DeGeorge 발포 검사를 수행하기 위해, 각각의 비누 제형의 1% 활성 용액을 25℃에서 탈이온수 (연수) 200 mL 중에 각각 준비하였다. 그 후, 용액을 혼합기에서 1분간 고속으로 혼합하였다. 배합 완료 후 생성된 거품을 깔때기로 옮겼다. 와이어 메쉬가 노출되는 데 걸리는 시간을 측정하였다. 또한, 메스 실린더의 액체 높이를 1, 2, 3, 4, 5 및 14분에 기록하였다. 표 9에 비누 실험 제형과 비교 제형의 Hart-DeGeorge 발포 검사 성능을 요약 개시한다.
표 9
비누 비교 제형 비누 실험 제형
와이어 시간 (s) 98 91
액체 부피-1 min. (mL) 1 1
액체 부피-2 min. (mL) 1 1
액체 부피-3 min. (mL) 1 1
액체 부피-4 min. (mL) 25 1
액체 부피-5 min. (mL) 30 1
액체 부피-14 min. (mL) 125 105
에톡시화된 알코올 계면활성제의 교체. 상기 명시한 일반적인 조건에서 CocoDEA의 존재 하에 말토덱스트린을 도데칸산 (C12 지방산) 및 미리스트산 (C14 지방산)의 혼합물과 반응시켜 반응 생성물을 제조하였다. 반응 생성물은 불투명한 유체였으며, 침전은 관찰되지 않았다. 반응 생성물을 표준 농도 (샘플 BB)뿐만 아니라 표준 농도의 절반 및 표준 농도의 두 배 (각각 샘플 AA 및 CC)로 사용해 제형화하였다. 이들 유체의 표면 장력, 계면 장력 및 접촉각 값을 아래 표 10에 명시한다.
에톡시화된 알코올 계면활성제를 함유하는 마찰-저하 유체 3종의 표면 장력, 계면 장력 및 접촉각 값 또한 표 10 (유체 1-3)에 열거한다.
마찰-저하 유체 1-3에서 에톡시화된 알코올 계면활성제를 2배 농도 샘플 CC로부터 수득한 동량의 반응 생성물로 교체하였다. 수정된 마찰-저하 감소 유체의 표면 장력, 계면 장력 및 접촉각 값을 표 10에 명시한다. 수정한 유체들은 각각 유체 1', 2' 및 3'으로 명명하였다.
표 10
샘플 농도 (gpt) 표면 장력 (dyne/cm) 계면 장력 (dyne/cm) 접촉각 (°)
AA 1 28.1 1.4 20.3
2 28.0 0.6 n/d
BB 1 32.7 3.4 27.2
2 29.8 1.8 n/d
CC 1 40.2 7.0 39.8
2 32.8 3.8 n/d
유체 1 1 31.66 2.02 31.3
2 29.45 1.11 n/d
유체 2 1 33.96 3.17 33.7
2 30.60 2.06 n/d
유체 3 1 30.45 1.85 30.8
2 28.76 0.98 n/d
유체 1' 1 28.25 0.36 29.6
2 27.79 0.27 n/d
유체 2' 1 30.06 0.74 33.2
2 28.14 0.56 n/d
유체 3' 1 28.98 0.41 28.9
2 27.79 0.30 n/d
표 10에 나타낸 바와 같이, 유체 1-3에서 에톡시화된 알코올 계면활성제를 본 발명의 반응 생성물로 교체하면 각각의 경우 상당히 낮은 표면 장력 및 계면 장력 값이 부여되었다. 놀랍게도, 표면 장력 및 계면 장력 값은 샘플 CC 반응 생성물 자체보다 훨씬 더 낮았다. 또한, 유체 1'-3'의 마찰-저하 특성은 최초 유체 1-3에서 크게 달라지지 않았다 (데이터는 도시 안함).
생분해 데이터. 농업 용도에서 이의 적합성을 평가하기 위해, 말토덱스트린의 지방산 반응 생성물 2종을 검사 방법 OECD 301B-CO2 발생 검사에 따라 생분해성을 검사하였다. 검사는 Respirtek, Inc. (Biloxi, MS)에서 수행하였다. 도 1 및 2는 OECD 301에 따른 측정시, 양성 대조군과 비교해 시간 함수로서 말토덱스트린의 지방산 반응 생성물의 생분해 %를 나타낸 도표를 도시한다. 도 1에 나타낸 샘플은 86.8%의 생분해성이 달성되었으며, 도 2에 나타낸 샘플은 94.8%의 생분해성이 달성되었다. 이들 샘플 2종은 검사 결과에 따라 용이한 생분해성 (Readily Biodegradable)으로 분류되었다.
수 침투 및 보유 스크리닝. 발수성 토양이 발달한 것으로 알려진 지역인 뉴저지 파인 바렌즈에서 사질-양토 검사 토양을 입수하였다. 토양을 체질하여 인사이드 표준 1020 플라스틱 플랫에 균등하게 배치하고, 용적 수분 함량 (volumetric water content, VWC) 10-15%로 공기 건조하였다. VWC는 소정의 부피의 매질에 함유된 수 부피로서 정의하였다. VWC는 사전-보정된 디지털 FIELDSCOUT® Soil Sensor Reader (Spectrum Technologies, Inc., Plainfield, IL)가 연결된 WATERSCOUT SM 100 토양 수분 센서를 사용해 측정하였다. 센서를 매질에 직접 밀어 넣고, 센서와 매질 간의 접촉을 극대화한 다음 리더에서 VWC %를 기록하여, 측정하였다.
수 침투 검사에서는, 검사 토양을 웰 플레이트에 균일하게 탑재하고, 토양 표면을 평탄하게 하여, 평탄하고 미-고결된 기질 표면을 준비하였다. 검사 샘플의 액적 (30 ㎕)을 토양 표면에 놓고, 액적이 완전히 침투되는데 걸리는 시간을 초 단위로 기록하였다. 검사는 주위 공기 온도 약 22℃에서 수행하였다. 검사 결과는 표 11에 요약 개시한다.
표 11
샘플 평균 습윤 시간 (s)
대조군 >100000
A4 (0.1 중량% / H2O) >1800
A4 (0.5 중량% / H2O) >1800
A4 (1.0 중량% / H2O) >1800
B1 (0.1 중량% / H2O) >1800
B1 (0.5 중량% / H2O) >1800
B1 (1.0 중량% / H2O) >1800
B4 (0.1 중량% / H2O) >1800
B4 (0.5 중량% / H2O) >1800
B4 (1.0 중량% / H2O) 330
F1 (0.1 중량% / H2O) 72000
F1 (0.5 중량% / H2O) 558.2
F1 (1.0 중량% / H2O) 210
나타낸 바와 같이, 본원에 개시된 반응 생성물은 대조군 (증류수)과 비교해 수 침투성을 개선하였다.
수 보유 검사에서는, 고무 링에 의해 고정된 2 mm 메쉬 스크린 바닥이 장착된 2" x 6"의 투명한 플렉시글라스 컬럼에 검사 토양 400 g을 넣었다. 메쉬 크기는 검사 토양을 그대로 보유하면서 물이 계속 스며들 수 있도록 선정하였다. 검사 토양을 통과해 흐르는 침출수를 포착하도록 배치된 고리 1000 mL 비이커 위에 링 스탠드와 클램프를 사용해 컬럼을 고정하였다. 검사 샘플을 물에 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 범위의 농도로 용해한 다음 토양 표면에 흠뻑 적용하였다. 각 샘플에 대해 관개 이벤트를 종료한 후 30분 경과 시점에 침출수 부피와 %를 계산하였다. 증류수를 대조군으로 사용하였다. 모든 측정은 적어도 3세트로 수행하였다. 검사 결과는 표 12에 요약 개시한다.
표 12
샘플 평균 수 보유 (%)
대조군 9.3/9.8
A4 (0.1 중량% / H2O) 10.9
A4 (0.5 중량% / H2O) 12.4
A4 (1.0 중량% / H2O) 15.3
B1 (0.1 중량% / H2O) 11.1
B1 (0.5 중량% / H2O) 11.8
B1 (1.0 중량% / H2O) 12.8
B4 (0.1 중량% / H2O) 12.4
B4 (0.5 중량% / H2O) 17.2
B4 (1.0 중량% / H2O) 24.9
F1 (0.1 중량% / H2O) 11.3
F1 (0.5 중량% / H2O) 21.3
F1 (1.0 중량% / H2O) 34.8
나타낸 바와 같이, 본원에 개시된 반응 생성물은 대조군에 비해 수 보유성을 개선하였다.
글리포스페이트 제초제 제형. 알콕시화된 지방 아민 계면활성제에 대한 직접적인 대체제로서 샘플 B3 10 중량%를 이용해 41% 글리포스페이트 제초제 용액을 준비하였다. 수정한 제초제 제형을 킹 랜치 블루스템 (King Ranch bluestem), 커먼 버뮤다 그래스 (common Bermuda grass), 세인트 어거스틴 그래스 (St. Augustine grass), 펜사콜라 바이아 그래스 (Pensacola bahia grass) 및 커먼 카펫 그래스 (common carpet grass)에 적용하였다. 이들에서 95% 이상의 제초 효과가 달성되었다.
알콕시화된 지방 아민 계면활성제에 대한 직접적인 대체제로서 샘플 D3 5, 10 및 20 중량%를 이용해 41% 글리포스페이트 제초제 용액을 준비하였다. 수정한 제초제 제형을 스무스 크랩그래스 (smooth crabgrass), 커먼 레스페데자 (common lespedeza), 스프롤링 호스위드 (sprawling horseweed) 및 커먼 버뮤다 그래스에 적용하였다. 모든 경우들에서 거의 100%의 제초 효과가 달성되었다.
달리 나타내지 않은 한, 본 명세서 및 관련 청구범위에서 양 등을 표시하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"으로 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 이에, 반하는 것으로 언급되지 않은 한, 명세서 및 첨부된 청구범위에 언급된 수치 파라미터는 본 발명의 구현예에 의해 달성하고자 하는 요망하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 최소한, 청구 범위에 대한 등가 원칙의 적용을 제한하고자 하는 것은 아니며, 각 수치 파라미터는 적어도 기재된 유효 숫자 자리수에 비추어 일반적인 반올림을 적용해 해석하여야 한다.
다양한 특징을 포함하는 하나 이상의 예시적인 구현예들이 본원에 제시된다. 명확하게 하기 위해 물리적인 구현을 위한 모든 특징들이 본 출원에 기술되거나 표시된 것은 아니다. 본 발명의 구현예를 포함하는 물리적 구현예를 발전시킴에 있어, 시스템 관련, 비즈니스 관련, 정부 관련 및 기타 제약 준수와 같이 개발자의 목표를 달성하기 위한 수많은 구현-특이적인 결정들이 이루어져야 하며, 이는 구현에 따라 그리고 때에 따라 달라질 수 있는 것으로 이해된다. 개발자의 시도는 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 이러한 시도는 본 발명이 유용한 당업자들에게 일상적인 업무일 것이다.
다양한 시스템, 조성물, 도구 및 방법이 다양한 성분 또는 단계를 "포함하는" 측면에서 본 명세서에 기술되었지만, 시스템, 구성물, 도구 및 방법은 또한 다양한 성분 또는 단계로 "본질적으로 구성"되거나 또는 "구성"될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 임의의 항목을 분리하기 위해 "및" 또는 "또는"이라는 용어와 함께 일련의 항목들 앞에 오는 "하나 이상"이라는 문구는 목록의 각 요소 (즉, 각 항목)가 아닌 그 전체로서 목록을 수식한다. 표현 "중 하나 이상"은 항목들 중 임의의 하나 중 적어도 하나 및/또는 항목들의 임의의 조합 중 적어도 하나, 및/또는 각각의 항목들 중 적어도 하나를 망라하는 의미를 허용한다. 예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나" 또는 "A, B 또는 C 중 하나 이상"이라는 표현은 각각 A 단독, B 단독 또는 C 단독; A, B 및 C의 임의 조합; 및/또는 각각 A, B 및 C 중 하나 이상을 지칭한다.
이에, 개시된 시스템, 조성물, 도구 및 방법은 언급된 목적 및 이점뿐 아니라 이에 본질적인 것을 달성하도록 충분히 개조된다. 본원의 교시 내용은 본원의 교시 내용이 유익한 당업자에게 명백한 상이하지만 동등한 방식으로 수정 및 실시될 수 있으므로, 전술한 구체적인 구현예들은 예에 불과하다. 또한, 첨부된 청구범위에 기재된 것 이외에 본원에 언급된 구조 또는 설계에 대한 세부적인 사항들은 제한되는 것으로 의도되진 않는다. 즉, 전술한 예시적인 특정 구현예가 변경, 조합 또는 수정될 수 있으며 이러한 변형들 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 고려됨은 자명하다. 본원에 예시적으로 개시된 시스템, 조성물, 도구 및 방법은 본원에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 및/또는 본원에 개시된 임의의 선택 요소의 부재 하에 적절하게 실시될 수도 있다. 시스템, 구성물, 도구 및 방법이 다양한 성분 또는 단계를 "포함하는", "함유하는" 또는 "포함한" 용어로 기술되지만, 시스템, 도구 및 방법은 또한 다양한 요소들로 "본질적으로 구성" 또는 "구성"될 수 있다. 전술한 모든 수치 및 범위는 다소 달라질 수 있다. 하한과 상한을 가진 수치 범위가 언급된 경우, 그 범위에 속하는 임의의 수치 및 포함된 임의 범위가 구체적으로 개시된 것이다. 특히, 본원에 개시된 모든 값 범위 (형식, "약 a 내지 약 b" 또는 동등하게 "대략 a 내지 b" 또는 동등하게 "대략 a-b")는 더 넓은 범위의 값에 망라되는 모든 수치와 범위를 기술하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 청구범위에서 용어는 특허권자가 명시적이고 명확하게 달리 정의하지 않은 한 평이한 일반적인 의미를 가진다. 또한, 청구범위에 사용된 부정관사 ("a" 또는 "an")는 이것이 사용된 요소 하나 이상을 의미하는 것으로 정의된다. 본 명세서와 본 명세서에 참조로 포함될 수 있는 하나 이상의 특허 또는 다른 문헌들에서 단어 또는 용어의 사용이 상충하는 경우, 본 명세서에 따른 정의를 적용하여야 한다.

Claims (31)

  1. 농업용 제품으로서,
    수성 담체 상;
    수성 담체 상과 조합된, 중성 계면활성제 또는 이의 반응 생성물; 및
    수성 담체 상과 조합된, 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물
    을 포함하고,
    상기 사카라이드 폴리머가 덱스트란, 덱스트린 화합물 또는 이들의 임의 조합을 포함하고;
    상기 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물이 OECD 301B에 따른 평가시 고도로 생분해성인, 농업용 제품.
  2. 제1항에 있어서, 농업용 화학제 (agricultural chemical)를 더 포함하는, 농업용 제품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 농업용 화학제가 제초제, 살충제, 비료, 연체동물 살충제, 살진균제, 식물 성장 조절제, 약해 경감제 (safener) 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는, 농업용 제품.
  4. 제2항에 있어서, 상기 지방산이 전체 지방산에 대해 탄소수 약 4-30의 직쇄 지방산을 약 95 중량% 이상으로 포함하는, 농업용 제품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 사카라이드 폴리머가 덱스트린 화합물을 포함하고, 덱스트린 화합물이 말토덱스트린을 포함하는, 농업용 제품.
  6. 제1항에 있어서, 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물이 사카라이드 폴리머를 지방산을 형성하기 위한 지방 에스테르와 반응시킴으로써 기원하는, 농업용 제품.
  7. 제6항에 있어서, 상기 지방 에스테르가 탄소수 약 4-30의 카르복시산 유형을 최대 3개 포함하는 글리세롤 에스테르를 포함하는, 농업용 제품.
  8. 제7항에 있어서, 글리세롤을 더 포함하는, 농업용 제품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 지방산이 탄소 원자를 약 4 내지 약 30개 포함하는, 농업용 제품.
  10. 제1항에 있어서, 상기 지방산이 부티르산, 발레르산, 카프로산, 에난트산, 카프릴산, 펠라본산, 카프르산, 운데실산, 라우르산, 트리데실산, 미리스트산, 펜타데실산, 팔미트산, 마가르산, 스테아르산, 노나데실산, 아라키드산, 헤네이코실산, 베헨산, 트리오실산, 리그노세르산, 펜타코실산, 세로트산, 카르보세르산, 몬탄산, 노나코실산, 멜리식산, 크로톤산, 세르본산, 리놀레산, 리놀레라이드산, 리놀렌산, 아라키돈산, 도코사테트라에노산, 미리스톨레산, 팔미톨레산, 사펜산, 박센산, 파울린산, 올레산, 피놀렌산, 스테아리돈산, 엘레오스테아르산, 엘라이드산, 곤도산, 가돌레산, 에루크산, 에이코센산, 에이코사다이엔코산, 에이코사트리엔산, 에이코사테트라엔산, 도코사다이엔산, 네르본산, 미드산, 아드레날린산 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 지방산 하나 이상을 포함하는, 농업용 제품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 지방산이 탄소수 약 4-30의 직쇄 지방산 하나 이상으로 구성되는, 농업용 제품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 중성 계면활성제가 지방산 알카놀아미드 또는 이의 반응 생성물을 포함하는, 농업용 제품.
  13. 제12항에 있어서, 상기 지방산 알카놀아미드가 코카미드 다이에탄올아민, 코카미드 모노에탄올아민, 코카미드 다이이소프로판올아민, 팔미틱 아미드 다이에탄올아민, 팔미틱 아미드 모노에탄올아민, 팔미틱 아미드 다이이소프로판올아민 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 농업용 제품.
  14. 제1항에 있어서, 반응 생성물에서 지방산:사카라이드 폴리머의 몰비가 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.2 내지 약 0.9인, 농업용 제품.
  15. 제1항에 있어서, 상기 농업용 제품이 발포형 또는 발포성인, 농업용 제품.
  16. 제1항에 있어서, 상기 농업용 제품이 유화된, 농업용 제품.
  17. 제1항에 있어서, 양쪽성 계면활성제를 더 포함하는, 농업용 제품.
  18. 방법으로서,
    수성 담체 상, 수성 담체 상과 조합된 중성 계면 활성제 또는 이의 반응 생성물, 및 수성 담체 상과 조합된 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물을 포함하는 조성물을 제공하는 단계;
    상기 조성물을 비처리 토양에 적용해 개량된 토양을 형성하는 단계; 및
    개량된 토양을 수-함유 유체와 상호 작용시키는 단계를 포함하고,
    상기 사카라이드 폴리머는 덱스트란, 덱스트린 화합물 또는 이들의 임의 조합을 포함하고,
    상기 개량된 토양이 비처리 토양과 비교해 물을 더 빨리 또는 더 많이 흡수하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 사카라이드 폴리머는 덱스트린 화합물을 포함하고, 덱스트린 화합물은 말토덱스트린을 포함하는, 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 지방산이 탄소 원자를 약 4 내지 약 30개 포함하는, 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 지방산이 부티르산, 발레르산, 카프로산, 에난트산, 카프릴산, 펠라본산, 카프르산, 운데실산, 라우르산, 트리데실산, 미리스트산, 펜타데실산, 팔미트산, 마가르산, 스테아르산, 노나데실산, 아라키드산, 헤네이코실산, 베헨산, 트리오실산, 리그노세르산, 펜타코실산, 세로트산, 카르보세르산, 몬탄산, 노나코실산, 멜리식산, 크로톤산, 세르본산, 리놀레산, 리놀레라이드산, 리놀렌산, 아라키돈산, 도코사테트라에노산, 미리스톨레산, 팔미톨레산, 사펜산, 박센산, 파울린산, 올레산, 피놀렌산, 스테아리돈산, 엘레오스테아르산, 엘라이드산, 곤도산, 가돌레산, 에루크산, 에이코센산, 에이코사다이엔코산, 에이코사트리엔산, 에이코사테트라엔산, 도코사다이엔산, 네르본산, 미드산, 아드레날린산 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 지방산 하나 이상을 포함하는, 방법.
  22. 제18항에 있어서, 상기 지방산이 탄소수 약 4-30의 직쇄 지방산 하나 이상으로 구성되는, 방법.
  23. 제18항에 있어서, 상기 중성 계면활성제가 지방산 알카놀아미드 또는 이의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  24. 제18항에 있어서, 상기 지방산 알카놀아미드가 코카미드 다이에탄올아민, 코카미드 모노에탄올아민, 코카미드 다이이소프로판올아민, 팔미틱 아미드 다이에탄올아민, 팔미틱 아미드 모노에탄올아민, 팔미틱 아미드 다이이소프로판올아민 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 방법.
  25. 제18항에 있어서, 반응 생성물에서 지방산:사카라이드 폴리머의 몰비가 몰수지방산:몰수글루코스 모노머 기준으로 약 0.2 내지 약 0.9인, 방법.
  26. 제18항에 있어서, 농업용 화학제 (agricultural chemical)를 더 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 농업용 화학제가 제초제, 살충제, 비료, 연체동물 살충제, 살진균제, 식물 성장 조절제, 약해 경감제 (safener) 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는, 방법.
  28. 제18항에 있어서, 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물이 OECD 301B에 따른 평가시 고도로 생분해성인, 방법.
  29. 제18항에 있어서, 사카라이드 폴리머와 지방산의 반응 생성물이 사카라이드 폴리머를 지방 에스테르와 반응시킴으로써 기원하는, 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 지방 에스테르가 탄소수 약 4-30의 카르복시산 유형을 최대 3개 포함하는 글리세롤 에스테르를 포함하는, 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 조성물이 글리세롤을 더 포함하는, 방법.
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