SK501102016U1 - Kombinácia látok na báze superabsorbentov na obaľovanie semien a spôsob obaľovania semien touto kombináciou látok - Google Patents

Abstract

Kombinácia látok na báze superabsorbentov najmä na obaľovanie semien obsahuje superabsorbent v rozsahu 0,5 - 5,0 % hmotnosti semena a adhezíva v roztoku vody a etanolu v rozsahu 0,1 - 2,0 % hmotnosti semena, pričom roztok adhezíva obsahuje vodu v rozsahu 10 – 50 % hmotnostných, etanol v rozsahu 20 – 40 % hmotnostných a adhezívum v rozsahu 30 – 50 % hmotnostných.

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka kombinácie látok na obaľovanie (poťahovanie) semien a spôsobu obaľovania (poťahovania) semien superabsorbentom alebo látkami na báze superabsorbentov, funkčnými prísadami a pomocnými látkami. Jeho hlavné využitie je v poľnohospodárstve a v záhradníctve. Superabsorbent (SAP) sa použije na potiahnutie semena spolu s aktívnymi prísadami s cieľom viazania vody v pôde na dosiahnutie zvýšenia klíčivosti pri nedostatku vody a následne zvýšenie výnosov poľnohospodárskych plodín. Použité prísady v kombinácii so SAP zlepšia tokové vlastnosti (znížia trenie a oder) medzi semenami a prípadné opotrebenie strojných častí sejačiek.

Doterajší stav techniky

Poľnohospodárska produkcia závisí okrem iného na kvalite semien. Čím kvalitnejšie semeno (s vysokou klíčivosťou, odolné voči škodcom, schopné efektívne využívať jednotlivé zložky pôdy ako sú živiny a voda), tým je väčšia pravdepodobnosť vyšších výnosov. Počas klíčivosti prebieha viacero metabolických procesov v semene. Doba klíčivosti závisí na kvalite osiva, environmentálnych faktoroch (teplota, prítomnosť vody) a pod. Cieľom je však aj za nepriaznivých klimatických podmienok dosiahnuť rovnomernú klíčivosť a definovaný rast rastliny.

V posledných rokoch sa do popredia dostáva otázka nedostatku pôdnej vlahy v dobe klíčivosti. V minulosti sa problém klíčivosti semien pri nedostatku vlahy riešil rôznymi hydratačnými technikami, ktoré mali zabezpečovať rýchlu a rovnomernú klíčivosť s cieľom pomôcť dosiahnuť stabilnú produkciu za vhodných ekonomických podmienok. Z tohto dôvodu semená boli upravované rôznymi technikami pred výsadbou.

Príkladom doteraz používanej techniky na zlepšenie klíčivosti osív je tzv. „priming“ (infiltrácia). Túto techniku vyvinul W. Heydecker a kol. v 1974 a zahŕňa osmotickú kontrolu dodávok vody do semena použijúc vodný roztok vo vode rozpustných polymérov (polyethyleneglycol, sodiumpolypropenate, a pod.) alebo vodných soľných roztokov (W. Heydecker, J. Higgins and R. L. Gulliver, 1973, Náture (London) 246s42-44; W. Heydecker, 1974, Univ. NottinghamSch. Agr. Rep. 1973/1974:50-67; ZuoWeinenget al., 1987, ChineseScience Bulletin 32:1438).

Ďalšou technikou je tzv. „drumpriming“. Uvedená technika bola vyvinutá H. R. Rowse v roku 1987 a pozostáva zo zvlhčovania semien postrekom v rotujúcom bubne, pričom sa priamo kontroluje hmotnosť vody bez použitia iného média (British PatentNo2192781).

Technika „solidmatrixpriming“, vyvinutá A. G. Taylor a kol. v roku 1988, kontroluje dodávku vody semenám použijúc ako médium práškovitý materiál (Agro-Lig) (A. G. Taylor, D. S. Klein and T. H. Whitlow, 1988, Scientia Horticulturae 37 (1988) 1-11; U.S. Pat. No. 4,912,874; European Patent No. 0309551Bl;W088/07318).

Napokon ďalšou známou technikou je tzv. „matriconditioning“. Technika vyvinutá A. A. Khan a kol. v roku 1990 kontroluje dodávku vody do semena použijúc ako médium vo vode rozpustné porézne materiály (Micro-Cel E,

Zonolite) (A. A. Khan, H. Miura, J. Prusinski and S. Ilyas, Proceedings of the

Symposium on Stand Establishment of Horticultural Crops / Minneapolis, Minn.,

Apr.4-6,1990).

Tieto techniky zvlhčujú osivo pred siatím. Majú však aj určité nevýhody:

Priming technika nie je vhodná pre veľké množstvá na komerciálnej úrovni. Drumpriming technika je jednoduchá, ale problémy sú v precíznej mechanickej kontrole na reguláciu množstva vody a tiež technológia. Technika môže upravovať semená v jednoduchých pomaly rotujúcich zariadeniach, problém je však v separácii semien po ich úprave.

Okrem uvedených postupov sa v posledných rokoch objavili práce venované využitiu superabsorbentov - látok, ktoré viažu vodu a v prípade jej nedostatku ju postupne uvoľňujú rastlinám. Vyvíjané boli dve techniky:

- prvou je použitie superabsorbentu pri výseve do pôdy, kedy polymér sa pridáva do miesta výsevu spolu s osivom

- druhým spôsobom je aplikácia superabsorbentu na povrch semena a následne jeho výsev

Patentové dokumenty viažuce sa k tejto technológii sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:

US200400 77498

Agriculturalseedhavingprote ctivecoatings,

apr 20 04

US200802	Planting mix compositions and methods
36037 *
US201000	Planting mix
93535 *	compositionsand methods
US916916	Polymersuseful in	EcolabUsalnc.	Ap	Oc
4 *	agriculturalapplications		r 5,	t
			20	27,
			13	20
				15
US921224	Highperformanceacrylamid	EmpireTechnologyDev	De	De
5	eadhesives	elopmentLlc	c	c
			4,	15,
			20	20
			12	15
US923877	Soilfixation,	EmpireT echnology De v	Jul	Jan
4	dustsuppression and	elopmentLlc	H,	19,
	waterretention		20	20
			13	16
US201202	Syntheticturfhavingcoolingl	Sapturf, Llc		Oc
58811 *	ayer			t
				11,
				20
				12
US201402	Polymersuseful in	Jasbir S. Gill	Ap	Oc
98872 *	agriculturalapplications		r 5,	19,
			20	20
			13	14

Pôvodne boli uvedené látky nanášané na semená pomocou systému pomaly rotujúcich bubnov, dávkovačov a sušené v sušiarni (drumpriming). Nevýhodou boli predovšetkým vyššie nároky na množstvo použitých látok, ich nerovnomerná distribúcia a trvanie procesu.

Nové technológie upravujú predovšetkým čas potrebný na poťahovanie (obaľovanie semien), znížia sa nároky na množstvá prísad, zabezpečí sa rovnomernejšia distribúcia jednotlivých prísad.

Použitie superabsorbentov na obaľovanie semien dáva možnosti v zabezpečení vyššej klíčivosti, a následne s rastom zelenej hmoty s cieľom dosahovania vyšších výnosov. Superabsorbenty však musia byť aplikované na povrch semena veľmi homogénne, aby bola ich účinnosť čo najvyššia. Aplikácia superabsorbentov na poťahovanie semien je najviac žiaduca pri výsadbe v polosuchých a suchých oblastiach.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje predložené technické riešenie, ktoré zahŕňa vyvinutie kombinácie látok na obaľovanie (poťahovanie) semien ako aj spôsob aplikácie vyvinutej kombinácie látok na semená (osivo), príp. iné subjekty, na základe čoho sa dosiahne vyššia klíčivosť a vzchádzavosť plodín oproti takto neošetreným osivám, viazanie pôdnej vlhkosti a potrebných živín priamo pri osive a ich následné uvoľňovanie v čase nedostatku. Výsledkom je vyšší hektárový výnos, vyššia tvorba biomasy, odolnosť rastlín proti škodcom a vyššia miera prežitia mladých rastlín. Výsledkom je zároveň efektivita použitých vstupných surovín (SAP, prípadne hnojív).

Podstata technického riešenia spočíva v kombinácii využitia vysokej obvodovej rýchlosti rotujúceho bubna, s niekoľkosekundovým nanášaním vrstvy adhezíva, superabsorbentu a prísad na semeno. Dôvody použitia vysokorýchlostne rotujúceho bubna sú:

- vhodnosť použitia pre všetky typy semien

- vysoká homogenita, veľmi účinná aplikácia nákladovo náročných chemikálii

- rovnomerná distribúcia aplikovaných látok na osivo

- zníženie nákladov pre ďalšie aplikácie hnojív

- zníženie operačných nákladov

- lepšia vizuálna kontrola poťahovania semien

- zlúčenie viacerých procesov (procesu morenia insekticídmi a inými látkami a ošetrenia superabsorbentu

- jednoduché použitie pre koncového užívateľa (poľnohospodára)

Obvodová rýchlosť rotujúceho horizontálneho bubna je u klasických postupov cca 200 m/min. U vysokorýchlostného rotačného stroja 600 - 2000 m/min.

Kombinácia látok určená na obaľovanie (poťahovanie) semien je zložená zo superabsorbentu (SAP), ktorým môžu pri poťahovaní semien byť polyakryláty, polyakrylonitrily, akrylat/vinylalkoholkopolyméry, štepené kopolyméry škrob/akrylová kyselina, kopolyméry na báze celúloza/kyselina akrylová, polyvinylalkohololy, polyvinylacetáty, polyetylenoxidy, hydroxymetyl a hydroxyetyl celulózy v množstve 0,01 % až 5,0 % hmotnosti osiva. Ďalej je zložená z adhezív, ktoré slúžia na fixáciu SAP a pomocných látok. Ako adhezíva môžu byť použité: hydroxymetyl, hydroxyetyl, hydroxypropylcelulóza, ligninsulfonat, polyvinylpyrolidon, karboxymetylcelolóza, arabská guma, cukor.

Aplikujú sa v rozsahu 0,1 - 2,0% hm na hmotnosť osiva. Roztok adhezíva pritom obsahuje vodu v rozsahu 10% - 50% hmotnostných, etanol v rozsahu 20% -40% hmotnostných a adhezívum v rozsahu 30 - 50% hmotnostných. Ďalšou zložkou sú mazivostné prísady - pomocné látky zlepšujúce tokové vlastnosti. Môžu byť použité: grafit, mastenec, molybdendisulfid (MoS2), polytetra-floretylen(PTFE), uhličitan vápenatý, síran sodný, sľuda, síran horečnatý, drevná múčka, alebo silica, alebo ich zmesi. Pomocné látky sa používajú v rozsahu 0,01- 2,0 % hmotnosti osiva. Kombinácia látok na obaľovanie semien môže obsahovať aj biologicky aktívne látky - pomocné zložky výhodné, ktoré vylepšujúce vlastnosti - ktoré môžu byť použité spolu so superabsorbentami - živiny, hnojivá, insekticídy, pesticídy, herbicídy, fungicídy, biologický materiál, rastové regulátory v rozsahu od 0,2 % hm po 1,5% hm.

Ako osivá môžu byť použité kukurica, pšenica a iné obilniny (jačmeň, ovos, raž) slnečnica, repka olejná, cukrová repa, sója, bavlna, cirok, zelenina, trávne osivo a iné malé semená (fazuľa, hrach, šošovica, arašidy).

Voľná sorpčná kapacita (FSC) je určovaná zložením superabsorbentu, kontamináciou adsorbovanej a absorbovanej vody a tvorbou gélových blokov.

Gravimetrické stanovenie voľnej sorpčnej kapacity (FSC) v demi vode (SuperabsorbentPolymerMaterials: A ReviewMohammad J. Zohuriaan-Mehr* and KouroshKabirilranPolymer and Petrochemicallnstitute, P.O. Box: 14965115, Tehran, Irán) je vyjadrené ako množstvo viazanej absorbovanej kvapaliny v gramoch na gram sorbentu. Vzorka je vážená a uložená vo vrecku, vrecko sa ponorí do kvapaliny, ktorá má byť absorbovaná. Po úplnom nasiaknutí je vrecko vybraté a ponechá sa odkvapkať s cieľom odstrániť prebytočnú kvapalinu. Vzorka sa následne zváži a určí sa množstvo absorbovanej kvapaliny.

Veľmi dôležitá je granulácia SAP. Hodnotenie sa realizuje pomocou sady sít, kde sa určí percentuálne zloženie jednotlivých frakcií polyméru, ktorý tvorí produkt.

Odolnosť voči oderu SAP a ostatných prísad sa stanovuje váhovo po aplikácii prísad do rýchlo rotujúceho bubna, kde sú identické podmienky, ako pri reálnom obaľovaní semien.

Cieľom predloženého riešenia je dosiahnuť zvýšenú klíčivosť semena s pomocou SAP v suchých a polosuchých oblastiach, zlepšiť tokové vlastností pri aplikácii semena a hnojiva do pôdy s cieľom znížiť opotrebenie strojov .

Spôsob obaľovania semien kombináciou látok na obaľovanie (poťahovanie) semien pozostáva z dozácie adhezíva v rozsahu 5-20 sekúnd, následne miešanie adhezíva so semenami v rozsahu 5-20 sekúnd, nasleduje nanášanie superabsorbentu, aktívnych zložiek a mazív v rozsahu 5- 20 sekúnd, vypustenie potiahnutého semena v rozsahu 1-10 sekúnd nakoniec sušenie semena na sitách pri teplote v rozsahu 20-35°C počas 10 - 60 minút. Spôsob je uskutočňovaný v rotačnom zariadení s obvodovou rýchlosťou 650-2000 n/min.

Laboratórne pokusy klíčivosti osiva pšenice a tvorby biomasy priniesli nasledovné výsledky:

- plocha biomasy rastlín bola o 60% väčšia

- hmotnosť biomasy bola o 70% vyššia

- dĺžka rastliny bola v priemere o 40% väčšia

- hmotnosť koreňovej sústavy bola o 150% vyššia

Poľné testovacie výsevy kukurice priniesli nasledovné výsledky:

- vyššia klíčivosť o 60%

- vyšší hektárový výnos o 20,4%

Príklady uskutočnenia

Realizácia technického riešenia bude vysvetlená pomocou príkladov uskutočnenia. Výhodné uskutočnenie nemá z hľadiska rozsahu ochrany žiadny obmedzujúci vplyv.

Príklad 1.

Kombinácia látokna báze superabsorbentov na obaľovanie (poťahovanie) semien kukurice obsahuje superabsorbent, ktorým je polyakrylát draslíka v množstve 1,0% hmotnosti semena kukurice, adhezívum, ktorým je polyvinylpyrolidon (PVP) v roztoku vody a etanolu v množstve 0,1 % hmotnosti semena kukurice, pričom roztok adhezíva je zložený z vody 20% hmotnostných, etanol 40% hmotnostných a adhezívum 40% hmotnostných, a 1% hm mastenca na hmotnosť semena kukurice a 0,8% hm hnojiva.

Príklad 2.

Spôsob obaľovania semena kukurice zahrňuje dozáciu adhezíva po dobu 10 sekúnd, následne miešanie adhezíva so semenami po dobu 20 sekúnd a nanášanie superabsorbentu po dobu 15 sekúnd vo vysokorýchlostnom vertikálnom bubne a nakoniec vypustenie potiahnutého osiva po dobu 10 sekúnd. Medzi krokom nanášania superabsorbentu a krokom vypustenia potiahnutého osiva zahrňuje nanášanie mastenca a hnojiva po dobu 20 sekúnd vo vysokorýchlostnom vertikálnom bubne. Na koniec prebehne sušenie na nerezových sitách pri teplote 25 °C počas 50 minút.

Výsledkom sú rovnomerne obalené semená kukurice, ktoré sa navzájom nelepia. Po úprave bolo semeno separované bez známok lepenia. Aktívne zložky a superabsorbent boli rovnomerne distribuované na povrchu semena.

Priemyselná využiteľnosť

Technológia je použiteľná na obaľovanie (poťahovanie) semien takmer všetkých poľnohospodárskych plodín s cieľom zlepšiť klíčivosť a výnosy. Rovnako je aplikovateľná aj na obaľovanie granulovaných a mikrogranulovaných hnojív s cieľom viazania živín a látok v nich obsiahnutých s následným postupným uvoľňovaním.

Claims (10)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kombinácia látok na báze superabsorbentov najmä na obaľovanie semien vyznačujúca sa tým, že obsahuje superabsorbent v rozsahu 0,5 - 5,0% hmotnosti semena a adhezíva v roztoku vody a etanolu v rozsahu 0,1 - 2,0% hmotnosti semena, pričom roztok adhezíva obsahuje vodu v rozsahu 10 - 50% hmotnostných, etanol v rozsahu 20 - 40% hmotnostných a adhezívum v rozsahu 30 - 50% hmotnostných.
2. 2. Kombinácia látok podľa nároku 1 vyznačujúca sa tým, že superabsorbentom sú poly-akrylamidy, polyakryláty alebo kopolyméry škrobu.
3. 3. Kombinácia látok podľa nároku 1 vyznačujúca sa tým, že adhezívom je hydroxymetyl, hydroxyetyl, hydroxypropylcelulóza, karboxymetylcelolóza, polyvinylpyrolidon, ligninsulfonat, arabská guma alebo cukor.
4. 4. Kombinácia látok podľa nárokov 1 až 3 vyznačujúca sa tým, že obsahuje mazivostné prísady v rozsahu 0,2 - 1,5% hmotnosti semena na zlepšenie tokových vlastností semien.
5. 5. Kombinácia látok podľa nároku 4 vyznačujúca sa tým, že mazivostnými prísadami sú grafit, mastenec, molybdendisulfíd, polytetra-floretylen alebo ich zmesi.
6. 6. Kombinácia látok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5 vyznačujúca sa tým, že obsahuje biologicky aktívne ' látky v rozsahu 0,2% - 1,5% hmotnosti semena na vylepšenie vlastností semien.
7. 7. Kombinácia látok podľa nároku 6 vyznačujúca sa tým, že biologicky aktívnou látkou sú živiny, ako sú hnojivá, pesticídy, ako sú insekticídy, a herbicídy, alebo rastové regulátory.
8. 8. Kombinácia látok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7 vyznačujúca sa tým, že obalenými semenami sú semená kukurice, pšenice a iných obilnín, ako sú jačmeň, ovos, raž, semená slnečnice, repky olejnej, cukrovej repy, sóje, bavlny, cirku, zeleniny, trávy a iné malé semená, ako sú fazuľa, hrach, šošovica, podzemnica olejná.
9. 9. Spôsob obaľovania semien kombináciou látok podľa nárokov 1 až 8 vyznačujúci sa tým, že zahrňuje dozáciu adhezíva počas 5-20 sekúnd, na rotujúce semeno, následne nanášanie superabsorbentu v rozsahu 5-20 sekúnd vo vysokorýchlostnom vertikálnom bubne, vypustenie obalených semien v rozsahu 1-10 sekúnd a nakoniec sušenie na sitách pri teplote v rozsahu 20 - 35 °C v rozsahu 10 - 60 minút.
10. 10. Spôsob podľa nároku 9 vyznačujúci sa tým, že medzi krokom nanášania superabsorbentu a krokom vypustenia obalených semien zahrňuje nanášanie aktívnych zložiek a/alebo mazivostných prísad v rozsahu 5-20 sekúnd vo vysokorýchlostnom vertikálnom bubne.