SK8179Y1 - 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

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 viazať vodu v pôde na dosiahnutie zvýšenia klíčivosti pri nedostatku vody a následne zvýšenia výnosov poľnohospodárskych plodín. Použité prísady v kombinácii so SAP zlepšia tokové vlastnosti (znížia trenie a oder) medzi semenami a prípadné opotrebenie strojových častí sejačiek.

Doterajší stav techniky

Poľnohospodárska produkcia závisí okrem iného od kvality semien. Čím kvalitnejšie semeno (s vysokou klíčivosťou, odolné proti škodcom, schopné efektívne využívať jednotlivé zložky pôdy, ako sú živiny a voda), tým je väčšiapravdepodobnosť vyšších výnosov. Počas klíčivosti prebieha viacero metabolických procesov v semene. Čas klíčivosti závisí od kvality osiva, environmentálnych faktorov (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 čase 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 (polyetylénglykol, 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-Ug) (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 PatentNo. 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 pórovité materiály (Micro-Cel E, Zonolite) (A. A. Khan, H. Miura, J. Prusinski and S. Ilyas, Proceedings of the Symposium on StandEstablishment 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 spo lu s osivom,

- druhým spôsobomje aplikácia superabsorbentunapovrch semena a následne jeho výsev.

S K 8179 Yl

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

US200400 77498	Agriculturalseedhavingp rot ect ivecoat ings,		Apr. 2004
US200802 36037 *	Planting mix compositions and methods
US201000 93535 *	Planting mix compositions and methods
US9169164 *	Polymersuseful in agriculturalap p lications	EcolabUsalnc.	Apr.5, 2013	Oct. 27, 2015
US9212245	Highp erformanceacry 1amideadhesives	Emp ireT echnology DevelopmentLlc	Dec. 4, 2012	Dec. 15, 2015
US9238774	Soilfixation, dustsuppression and waterretention	Emp ireT echnology DevelopmentLlc	Jul. 11, 2013	Jan. 19, 2016
US201202 58811 *	Sv nthet icturfhavingcoolingl ayer	Sapturf, Llc		Oct. 11, 2012
US201402 98872 *	Polvmersuseful in agriculturalap p lications	Jasbir S. Gill	Apr.5, 2013	Oct. 9, 2014

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 s a rovnomernejšia distribúcia jednotlivých prísad.

Použitie superabsorbentov na obaľovanie semien dáva možnosti v zabezpečení vyššej klíčivosti a následne s rastom zelenej hmoty s cieľom dosahovať vyššue výnosy. Superabsorbenty všakmusia 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 vzehádzavosť plodín oproti takto neošetreným osivám, viazanie pôdnej vlhkosti a potrebných živín priamo pri osive a ich následné uvoľňovanie v čase nedostatku. Výsledkomje vyšší hektárový výnos, vyššia tvorba biomasy, odolnosť rastlín proti škodcom a vyššia miera prežitia mladých rastlín. Výsledkomje 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 chemikálií,

- 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 používateľa (poľnohospodára).

Obvodová rýchlosť rotujúceho horizontálneho bubna je pri klasických postupoch cca 200 m/min. Pri vysokorýchlostnomrotačnom stroji 600 - 2000 m/min.

Kombinácia látok určená na obaľovanie (poťahovanie) semien je zložená zo superabsorbentu (SAP), ktorým môžu pri poťahovaní semien byť polyakryláty, polyakrylonitrily, akrylát/vinylalkoholkopolyméry, štepené kopolyméry škrob/akrylová kyselina, kopolyméry na báze celulóza/kyselina akrylová, polyvinylalkohololy, polyvinylacetáty, polyetylénoxidy, liydroxynietyl 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, lignínsulfonat, polyvinylpyrolidon, karboxymetylcelolóza, arabská guma, cukor. Aplikujú sa v rozsahu 0,1 - 2,0 % hmotn. 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 3

S K 8179 Yl

- 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 superabsorbentmi - živiny, hnojivá, insekticídy, pesticídy, herbicídy, fungicídy, biologický materiál, rastové regulátory v rozsahu od 0,2 % hmotn. po 1,5 % hmotn.

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 gólových blokov.

Gravinietrické 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 s a následne zváži a určí samnožstvo absorbovanej kvapaliny.

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

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

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

Spôsob obaľovania semien kombináciou látok na obaľovanie (poťahovanie) semien satvorízdozácie adhezíva v rozsahu 5-20 sekúnd, následne miešania 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 a 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 a

- hmotnosť koreňovej sústavy bola o 150 % vyššia.

Poľné testovacie výsevy kukurice priniesli nasledovné výsledky:

- vyššiaklíčivosť o 60 % a

- 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 látok na báze superabsorbentov na obaľovanie (poťahovanie) semien kukurice obsahuje superabsorbent, ktorým je polyakrylát draslíka v množstve 1,0 % hmotnosti semena kukurice, adhezívum, ktorým je polyvinylpyrolidón (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 % hmotn. mastenca na hmotnosť semena kukurice a 0,8 % hmotn. hnojiva.

Príklad 2

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

S K 8179 ΥΙ

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 mik10 rogranulovaných hnojív s cieľom viazať živiny a látky v nich obsiahnuté s následnýmpostupnýmuvoľňovaním.

Claims (10)

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, pričomroztok adhezíva obsahuje vodu v rozsahu 10 - 50 % hmotnostných, etanolv rozsahu 20 - 40 % hmotnostných a adhezívum v rozsahu 30 - 50 % hmotnostných.

2. Kombinácia látok podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že superabsorbentom sú poly-akrylamidy, polyakryláty alebo kopolyméry škrobu.

3. Kombinácia látok podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že adhezívom je hydroxymetyl, hydroxyetyl, hydroxypropylcelulóza, karboxymetylcelolóza, polyvinylpyrolidón, ligninsulfon at, arabská guma alebo cukor.

4. Kombinácia látok podľa nárokov laž3, vyznačujúca sa tým, že obsahuje mazivostné prísady v rozsahu 0,2 - 1,5 % hmotnosti semena na zlepšenie tokových vlastností semien.

5. Kombinácia látok podľa nároku 4, vyznačujúca sa tým, že mazivostnými prísadami sú grafit, mastenec, molybdendisulfid, polytetra-floretylen alebo ich zmesi.

6. Kombinácia látok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúca sa tým, že obsahuje biologicky aktívne látky v rozs ahu 0,2 % -1,5 % hmotnosti semena na vylepšenie vlastností semien.

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. 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. Spôsob obaľovania semien kombináciou látok podľa nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa dozáciu adhezíva počas 5-20 sekúnd, na rotujúce semeno, následne nanášanie superabsorbentu v rozsahu 5-20 sekúnd vo vysokoiýchlostnomvertikálnombubne, vypustenie obalených semien v rozsahu 1-10 sekúnd a nakoniec sušenie na sitách pri teplote v rozsahu 20 - 35 °Cv rozsahu 10-60 minút.

10. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že medzi krokom nanášania superabsorbentu a krokom vypustenia obalených semien zahŕňa nanášanie aktívnych zložiek a/alebo mazivostných prísad v rozsahu 5 - 20 sekúnd vo vysokorýchlostnomvertikálnom bubne.