[发明专利]改进的聚合物－硫－聚合物涂覆的肥料

说明书

本发明涉及控释肥料。更具体地说，涉及含有营养物如尿素，并按照聚合物层、硫层和聚合物层的顺序被涂覆的控释肥料。该肥料具有良好的冲击强度和耐磨性，能够控制释放并且可以低成本生产。

缓释或控释的肥料在市场上受到重视，特别是对生长在苗圃中的草皮草和观赏植物而言非常重要。商品化的控释肥料有各种类型。因而，众所周知可用涂硫尿素(SCU)作为缓释肥料。在制造涂硫尿素的常规方法中，具有1．7-2．9mm的粒径范围的粒状尿素预热至约160-180°F，再被加入旋转水平圆筒形转筒(其长度为12英尺，直径为5_英尺)的前端中。此时固定于转筒内壁且沿圆周均匀间隔的扬料板或纵向突出板在转筒旋转时将尿素颗粒提起与落下。当下降的颗粒通过转筒时，将熔融(290°F)的硫从均匀位于转筒纵向上的一系列喷嘴中喷至尿素颗粒上。当熔融硫小滴与颗粒接触时，即会迅速固化；而当足够数量的熔融硫与颗粒接触时，可在尿素颗粒上形成连续的硫涂层。在此种随机化的涂覆方法中，颗粒被涂覆成具有例如40微米(μ)的平均目标厚度，或在尿素颗粒上具有约13-14％重量的硫涂层。然而，由于与颗粒接触的硫小滴的随机分布，由转筒出来的SCU颗粒具有薄的(＜30μ)、中等的(30-50μ)及厚的(＞50μ)硫涂层厚度。

由于在颗粒上形成的结晶固体硫涂层固有的脆性，以及许多颗粒上有薄的甚至是不连续的涂层，因而必须在硫涂层表面喷涂某种类型的第二外涂层或密封剂。通常此步骤在一个与涂硫转筒串联的第二水平旋转筒中进行。这种密封剂通常是聚合烃、以石油为主的蜡、或高粘度聚合石蜡油加聚乙烯的组合物，将其以热熔融液体形式喷涂至热的但已固化的硫涂层表面上。由于密封剂熔体在温度160-180°F的涂硫尿素颗粒上不会固化，所以当颗粒通过旋转的第二密封剂涂层转筒中落下时，液态密封剂通过从一个颗粒流到下一个颗粒进行转移，从而比较均匀地分布在所有涂硫颗粒上。这些密封剂涂覆的涂硫尿素颗粒从密封剂转筒中出来后，通过一个流化床冷却器，密封剂在其内固化成坚固但稍微发粘的涂层。尽管这些涂硫肥料已经真正地使用了，但从获得均匀的涂层厚度、由硫涂层内的裂缝产生的可预知的释放特性、必需的耐磨性和冲击强度，以及如上所述必需的加工步骤的复杂性的立场来说，还存在许多问题。

最近，由于与涂硫肥料相关的问题，例如上文所述的问题，特别是鉴于某些聚合物涂覆的肥料获得的更好的控释性能，聚合物涂覆的肥料已受到重视。因而Moore在U．S．4711659和4804403中公开了具有高耐磨性和均匀释放特性的控释肥料颗粒及其制备方法。根据这些专利，通过下列步骤可获得控释肥料颗粒，这些步骤包括将含有反应性官能团，例如尿素的NH₂基团的植物类食品化合物的水溶性中心物质以微粒的形式与化学偶联剂反应，接着与涂料如多元醇反应，从而在植物营养物上提供一层水不溶性聚合物涂层或密封层。植物营养物和密封层通过偶联剂彼此化学键合。具体地说偶联剂与植物营养物的水溶性中心物质上的官能团反应并将自身与其连接，通常形成具有额外的反应基团的基底涂层。然后水不溶性涂层或密封层通过与基底涂层上的反应基团反应，从而键合到基底涂层上。之后，交替施用偶联剂和密封层，形成多反应层，获得所需厚度的涂层。这种涂覆肥料颗粒即使在极度的振动、冲击和磨损下都是具有高耐磨性的并且能控制释放。

尽管上述聚合物涂覆肥料已受到重视并且已发现有许多应用，但它们很昂贵。因此，在努力降低控释肥料成本的过程中，已制造出含有结合了硫和聚合物涂层的肥料。因而U．S．5599374公开了一种肥料组合物，其中是将硫涂层涂布到营养物如尿素上，之后将聚合物涂层涂布到硫上。这些组合物与涂硫肥料相比，具有良好的释放特性和冲击强度。然而这些涂层对许多应用来说都不是完全可接收的，此外，仍然是比较昂贵的。

因此本发明针对的是控释肥料，该肥料能长期保持良好的释放特性，但是又能降低成本，这使它们能用于包括苗圃观赏植物和农业市场的多种应用。

本发明是根据发现在聚合物涂覆的营养物质如尿素颗粒上涂覆均匀且连续的硫涂层，而不损伤聚合物涂层，然后以连续涂布的形式在硫上涂覆第二层聚合物涂层是可能的。令人惊讶的是，如下文将讨论的，由于硫比聚合物涂层相对便宜，生成的颗粒是节省成本的，能够建造具有必要的控释性能以及良好的耐磨性和冲击强度的涂层厚度。