液体悬浮液组合物和包衣肥料颗粒的制作方法

背景技术：

技术实现思路

1、鉴于使用油基微量营养素悬浮液产品所涉及的挑战，包括在将悬浮液中所含的油基微量营养素施用到肥料颗粒期间的困难，尤其是在较低温度下，以及随后清洁用于施用油基悬浮液的设备，申请人已经确定肥料工业需要油基微量营养素悬浮液产品的替代品。

2、优选的替代方案可以是悬浮液的形式，该悬浮液含有在含有减少量的水不混溶性油或其他不混溶成分的液体载体中的一种或多种类型的悬浮微量营养素固体颗粒。有用的或优选的此类悬浮液可含有一种或多种水混溶性非油的有机液体作为悬浮液的大部分或基本上全部液体载体。水混溶性有机液体可以包括通常用作有机溶剂的有机液体、通常用作表面活性试剂(例如表面活性剂、乳化剂、分散剂、悬浮剂等)的有机材料、如增稠剂(流变学或粘度控制剂)的聚合物以及如助剂的其它可用于上述包衣组合物的水混溶性有机物质。

3、正如申请人发现的那样，使用水混溶性有机液体作为液体载体的悬浮液也可以有利地配制为含有有用的或高浓度的悬浮微量营养素固体颗粒，以允许将所需量(浓度)的微量营养素颗粒高效地施用到固体肥料上。此外，此类悬浮液可配制为储存稳定的，而且在可能出现在冬末和春季的环境温度下、包括在这些季节经历低环境温度(例如，低于50、40或30华氏度)的北方地区可流动。并且，此类悬浮液可以配制为包含水混溶性液体成分，通过用水冲洗设备，无需添加清洁剂，可以从用于储存、处理悬浮液或将悬浮液施用于固体肥料的设备上高效地清除该悬浮液。

4、示例性微量营养素悬浮液产品可以包含相对于先前可比较的悬浮液减少量的水不混溶性油，或者优选地，可基本上不含水不混溶性油(或其他水不混溶性成分)作为悬浮液的液体载体的一部分。示例性微量营养素悬浮液可以替代地包含一种或多种水混溶性有机液体作为液体载体的主要部分。通常，液体载体，更具体地说，有机液体，可以优选是水混溶的，并且是可以使用未处理的水(意味着不包含添加的清洁剂的水)高效地从表面去除的类型，留下微量的残留物。特别有用的液体载体和有机液体含有完全与水混溶的成分。

5、本文提供包含微量营养素的包衣组合物、包含含有一种或多种微量营养素的包衣组合物的固体肥料组合物(例如，球粒、颗粒、小球等)，以及将包含微量营养素颗粒的包衣组合物施用于固体肥料的方法。

6、所述包衣组合物的优选实例不需要并且可以不含或基本上不含水不混溶性成分，特别是水不混溶性油成分。所述包衣组合物的优选实例也不需要并且可以特别排除聚合物材料作为包衣组合物的一部分。

7、优选的包衣组合物可以施用于固体肥料颗粒以产生包衣肥料颗粒，这些包衣肥料颗粒是自由流动的、具有在颗粒表面提供的含微量营养素包衣的无粉尘颗粒状肥料。

8、包衣组合物可以是含有悬浮在液体载体中的一定量微量营养素颗粒的液体悬浮液。在液体载体中含有水混溶性成分的有用或优选的悬浮液可能表现出以下中的一种或多种：悬浮液中微量营养素颗粒的浓度相对较高；悬浮液在储存和使用期间稳定，包括抵抗悬浮微量营养素固体颗粒的沉降或分层，或(可替代地)能够高效地重新悬浮可能分层或可能包含沉降的微量营养素固体颗粒的悬浮液颗粒；稳定的流动特性，使悬浮液能够在降低的环境温度(例如，低于50、40或30华氏度)下高效使用；以及能够使用未经处理的水从用于处理悬浮液或将悬浮液施用于固体肥料颗粒的设备表面进行高效清洁。

9、包衣或包衣组合物(例如悬浮液)包括一种或多种类型的悬浮在含有非油水混溶性有机液体载体的液体载体中的微量营养素颗粒，并被施用于含有常量营养素的颗粒。所描述的包衣组合物可用于将含有微量营养素的包衣施用到肥料颗粒上，包衣组合物优选地可以是可流动的或“可自由流动的”，这意味着，液体组合物能够通过使用典型的、标准的或常用的或可用的设备(有时在本文中称为“施用设备”)(任选地包括将液体组合物喷涂到固体肥料颗粒表面上的设备)将液体组合物施用于固体肥料颗粒，同时搅拌颗粒以将颗粒和包衣组合物混合在一起，而被处理、泵送、储存和使用。优选的包衣组合物具有使用典型的液体处理设备在相对低的温度下使得组合物施用于固体肥料颗粒的流动特性。这些组合物具有流动特性，例如粘度，该流动特性允许通过在相对较低的温度下(例如在50、40、35或30华氏度或以下)将液体组合物均匀地施用到固体肥料颗粒上所需的步骤使组合物流动、被泵送、被喷涂或以其他方式处理。

10、还优选地，本说明书的液体包衣组合物可以包含液体载体的水混溶性成分，以允许有效且高效地从用于将液体组合物施用于固体肥料颗粒的设备上清洁包衣组合物，包括在如所述的相对较低的温度下清洁。以前的微量营养素悬浮液含有大量水不混溶性油作为液体载体的一部分，可能难以从此类设备的表面清洁。油与水不混溶，需要专门的清洁步骤和诸如去污剂的材料以从设备表面去除油。在不添加清洁剂的情况下，仅用水无法去除设备表面的油基悬浮液。

11、为了高效地使用所描述的包衣组合物，将微量营养素与固体肥料颗粒以所需的微量营养素与固体肥料的相对量进行组合并且与相对较低或最少量的液体载体进行组合，包衣组合物可优选含有高浓度的微量营养素颗粒。例如，基于包衣组合物的总重量，优选的包衣组合物可以包含至少40、50或60重量％的微量营养素颗粒。

12、然而，配制含有相对高浓度微量营养素颗粒的悬浮液在多个方面都具有挑战性。一个挑战是包含高浓度悬浮微量营养素颗粒的悬浮液的稳定性。微量营养素是金属，微量营养素化合物含有金属。金属的密度比有机物质大得多。生产含微量营养素的悬浮液的最初挑战仅仅是使得有用的或高浓度的含固体金属的微量营养素颗粒被液体载体悬浮，即便是具有短期稳定性。通常，需要某种类型的辅助成分(co-ingredient)来使得固体颗粒(微量营养素或其他)在液体载体中悬浮，并保持悬浮在液体载体中。辅助成分(可以是水混溶性有机液体)可以是例如分散剂、润湿剂、表面活性剂、增稠剂、悬浮剂，其中的一种或组合有效地保持悬浮在液体介质内的颗粒的分离，并抑制颗粒在液体介质内的沉降、沉淀或分层。其他辅助成分也可能有帮助，例如，改善流动特性(包括在低温下)，或促进加工或清洁，例如表面活性剂、乳化剂、凝固点抑制剂、润湿剂、洗涤剂、染料或着色剂。由于大量微量营养素颗粒导致该辅助成分配方的量(基于百分比)减少而无法包括这些辅助成分中的一种或多种，使得高浓度微量营养素颗粒的目标变得更加困难。

13、对于本发明的组合物，申请人已经确定了可以制备有用的或有利的悬浮液以包含液体载体和悬浮微量营养素颗粒，其中水混溶性有机液体用作液体载体的主要部分，以及最低量的水不混溶性油或基本上没有水不混溶性油作为液体载体的一部分。优选的由水不混溶性有机液体制成的水混溶性液体载体能够包含相对高浓度的悬浮在液体载体中的微量营养素固体颗粒而该微量营养素固体颗粒不被溶解，例如基于微量营养素颗粒和液体载体的总重量，例如基于所述的包衣组合物的总重量或基于总重量的包衣组合物，包含至少40、50或60重量％的微量营养素颗粒。

14、所描述的悬浮液(包衣组合物)含有悬浮在水混溶性液体载体中的微量营养素颗粒(优选浓度相对较高)，可以制备成含有这些成分和其他任选的成分，以形成在短期时间范围上稳定且优选在长期时间范围上也稳定的均匀悬浮液。优选的悬浮液足够稳定以在商业基础上高效地制备、储存、运输和使用(通过施用于固体肥料颗粒)。所需稳定性的示例包括能够储存数周或数月而不会出现颗粒絮凝或团聚，不会产生不当的粘度，不会有固体颗粒在容器底部沉降形成沉淀物，也不会出现悬浮液分层，分层意味着悬浮微量营养素颗粒的沉降导致颗粒在悬浮液内的浓度梯度，而不是颗粒在容器底部形成沉降。

15、包衣组合物可以包含任选的表面活性剂。

16、可替代地或另外地，包衣组合物可以包含任选的润湿剂、分散剂或两者。

17、可替代地或另外地，包衣组合物可以包含一种或多种聚合物，其中一种或多种任选地可以是螯合聚合物。

18、可替代地或另外地，包衣组合物可以包含一种或多种助剂，例如但不限于增稠剂、悬浮助剂、消泡剂、凝固点抑制剂和染料或着色剂。

19、微量营养素颗粒可以是未经研磨的或经研磨的，湿的或干的。

20、为了帮助理解下面的描述，除非上下文文本明确表明相反的意图，否则以下列出的定义旨在通篇适用：

21、“常量营养素”是指含有钾(k)、磷(p)、氮(n)或其中两种或更多种的化合物；

22、“次级营养素”是指含有钙(ca)、镁(mg)或硫(s)中至少一种的化合物；

23、“微量营养素”是指不同于称为常量营养素或次级营养素中的一种的营养元素，具体包括但不一定限于锰(mn)、钼(mo)、铜(cu)、锌(zn)、铁(fe)和硼(b)；

24、“微量营养素化合物”是指含有微量营养素的化合物(例如氧化锌(zno))或配合物(例如螯合铁)；

25、“微量营养素颗粒”是指包含微量营养素(元素)或微量营养素化合物、由微量营养素(元素)或微量营养素化合物组成、或基本上由微量营养素(元素)或微量营养素化合物组成的固体颗粒；通常，微量营养素颗粒将由或将主要由一种或多种微量营养素化合物组成，这意味着微量营养素颗粒含有至少70％、80％、90％、95％、98％或99％的一种或多种微量营养素化合物；

26、“有机液体”是指不为水不混溶性油的有机化合物，可在0℃至约50℃和大气压力范围内以液体形式提供；

27、“水混溶性液体”是与水(25℃，1标准大气压，6≤ph≤8)以任何比例组合而产生单相均匀溶液的液体；

28、“水相容性液体”是指这样的液体，例如本文所述的有机液体或液体载体，其在水中(25℃，1标准大气压，6≤ph≤8)的溶解度至少为每升10、15、20、25、30或50克；任何水混溶性液体也被认为是水相容性的；

29、“非质子液体”是指不包含与选自o、n或s的电负性原子结合的氢原子的有机液体；

30、“自由流动”是指通常抗聚集和结块的，并且能够在潮湿条件下倾倒；

31、“悬浮液”是指这样的异质混合物，该异质混合物中的颗粒状固体存在于整个液体体积中，但随着时间的推移和在重力的影响下，其中的这些固体可脱离其悬浮状态；

32、“螯合聚合物”是指具有包括酸和/或酰胺基团的多聚体的聚合物；

33、“包含”是指包括但不限于所列成分；

34、“由……组成”是指仅包括列出的成分和少量通常在这些成分中或与这些成分一起发现的杂质或物质；和

35、“基本上由……组成”是指仅包括列出的成分、这些成分中常见的杂质，以及不会实质性影响所述组合物的基本特性的少量未列出的成分(包括但不限于添加剂和助剂，例如，低于5、2、1、0.5或0.1重量％的此类未列出的成分)。

36、在一个方面，本发明涉及可用作肥料包衣组合物的悬浮液。该悬浮液包括悬浮在水混溶性液体载体中的微量营养素固体颗粒。液体载体包括一种或多种水混溶性有机液体。

37、在另一个方面，本发明涉及一种将微量营养素施用于固体肥料颗粒的方法。该方法包括提供本文所述的悬浮液，并将该悬浮液施用于固体肥料颗粒。

38、在另一个方面，本发明涉及含有所述悬浮液的肥料颗粒，该悬浮液作为包衣施用于肥料颗粒的表面。

39、在又一个方面，本发明涉及一种向田地施加肥料的方法。该方法包括将本文所述的肥料颗粒撒布到田地上，该肥料颗粒包含所述的包衣组合物。