KR100426926B1

KR100426926B1 - 석회보르도액과 붕소 및 몰리브덴을 함유한 복합비료 및그 제조방법

Info

Publication number: KR100426926B1
Application number: KR10-2001-0054552A
Authority: KR
Inventors: 양두석
Original assignee: 양두석
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2004-04-13
Also published as: KR20010100073A

Abstract

본 발명은 온도를 일정하게 유지하면서 3중 교반을 하여 석회보르도액을 제조하고 상기 석회보르도액에 Na₂B₄O₇·10H₂O와 Na₂MoO₄·2H₂O를 첨가하여 복합비료를 제조한 다음 상기 복합비료에 3종의 계면활성제와 증점제를 첨가하여 복합비료용 현탁액을 제조하고 상기 복합비료의 잔사량을 조사한 후 상기 복합비료용 현탁액의 고형화 및 분산성을 조사한 결과, 석회보르도액와 Na₂B₄O₇·10H₂O 및 Na₂MoO₄·2H₂O를 혼용한 복합비료에 계면활성제 및 증점제를 첨가함으로써 붕소, 몰리브덴, 칼슘 및 구리를 함유한 살균력이 뛰어나고 안정성이 우수한 복합비료용 현탁액를 제조하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

석회보르도액과 붕소 및 몰리브덴을 함유한 복합비료 및 그 제조방법 {Composite fertilizer comprising Bordeaux mixture, boron and molybdenum and manufacturing method thereof}

본 발명은 석회보르도액, 붕소 및 몰리브덴을 함유한 복합비료 및 이를 함유한 복합비료용 현탁액과 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 입경이 균일한 석회보르도액에 Na₂B₄O₇·10H₂O와 Na₂MoO₄·2H₂O를 혼용하여 붕소 및 몰리브덴을 함유한 살균력이 뛰어난 복합비료 및 이를 함유하는 분산성이 뛰어나고안정한 복합비료용 현탁액과 그 제조방법에 관한 것이다.

석회보르도액은 일반적으로 식물체 및 균의 분비물에 의해 조금씩 가용화되어 병원균의 균제나 포자에 접촉하여 살균작용을 나타내는 지속적 보호 살균제 즉 식물체에 살포된 염기성 유산구리 석회가 건조되어 엷은 막이 형성되면 천천히 공기중의 탄산가스, 탄산을 함유한 이슬 또는 식물이나 균의 분비액에 의해 가용상태의 구리염으로 되어 병원균과 접하게 된다. 균체내에 침투된 구리이온은 정상적으로 양이온과 치환되거나 세포내에서의 과도한 산화촉진 등에 의해 세포의 생리작용을 교란시켜 살균작용을 일으키게 된다. 이 액에 함유된 구리는 산화환원효소의 구성성분으로 식물의 호흡 작용에 관여한다. 또한 몰리브덴은 뿌리 혹박테리아의 질소고정에 관여하며 단백질 합성에도 관여한다.

종래 석회보르도액은 생석회에 물을 가하여 석회유를 만든 다음 유산동을 더운물로 녹여서 석회유에 유산동을 서서히 부으면서 계속 저으면서 제조하였으나 제조과정에 입자들이 서로 응집이 되어 습식마쇄기를 이용하여 마쇄하여야 하기 때문에 설치 및 운영비가 많이 소용되고 마쇄되지 않은 응집입자들에 의해 분사 노출이 막히는 문제가 있으며 종래의 석회보르도액은 조제 즉시 살포하여야 하며 오래도면 살균력이 떨어지고 액이 고형화가 되어 물에 분사되지 않은 문제가 발생한다. 또한 반응에 의해 생성된 입자들이 미세하고 균일하여야 살균이나 비료의 영양공급에 탁월한 효과를 줄 수 있으나 종래의 자가 제조 방법에 의해 생산되는 석회보르도액은 발열반응에 의해 고온에서 생산되어지므로 생성입자의 분포가 불균일하다. 그리고 고순도 및 고품의 수산화 칼슘을 사용하여 반응하여나 하나 농가 및 종래의 제조방버은 저급의 생석회를 물로 수화하여 소석회를 만들어 사용하기 때문에 반응성이 떨어지고 고품질 및 고순도의 석회 보르도액을 만들지 못하는 실정이다.

또한 종래의 농약은 오직 살충이나 살균효과를 나타내고 있을 뿐 비료효과는 거의 없으며 반대로 비료는 대부분 살충이나 살균효과를 보이지 못하고 있는 실정이다.

본 발명자들은 상기와 같은 점을 감안하여 온도를 일정하게 유지하면서 3중 교반을 하여 석회보르도액을 제조하고 상기 석회보르도액에 Na₂B₄O₇·10H₂O와 Na₂MoO₄·2H₂O를 첨가하여 복합비료를 제조한 다음 상기 복합비료에 3종의 계면활성제와 증점제를 첨가하여 복합비료용 현탁액을 제조하고 상기 복합비료의 잔사량을 조사한 후 상기 복합비료용 현탁액의 고형화 및 분산성을 조사함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 석회보르도액에 Na₂B₄O₇·10H₂O와 Na₂MoO₄·2H₂O를 혼합하여 제조한 살균력이 뛰어난 붕소, 몰리브덴, 칼슘 및 구리 성분을 함유한 복합비료를 제조하는 방법을 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 석회보르도액에 Na₂B₄O₇·10H₂O와 Na₂MoO₄·2H₂O를 혼합하여 제조한 살균력이 뛰어난 붕소, 몰리브덴, 칼슘 및 구리 성분을 함유한 복합비료를 제공함에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 석회보르도액에 Na₂B₄O₇·10H₂O와 Na₂MoO₄·2H₂O를 혼합하여 제조한 살균력이 뛰어난 붕소, 몰리브덴, 칼슘 및 구리 성분을 함유한 복합비료에 계면활성제와 증점제를 첨가하여 제조한 분산성이 뛰어나고 안정한 복합비료용 현탁액을 제공함에 있다.

본 발명의 상기 목적은 온도를 일정하게 유지하면서 3중 교반을 하여 석회보르도액을 제조하고 상기 석회보르도액에 Na₂B₄O₇·10H₂O와 Na₂MoO₄·2H₂O를 첨가하여 복합비료를 제조한 다음 상기 복합비료에 계면활성제 및 증점제를 첨가하여 복합비료용 현탁액을 제조하고 상기 복합비료의 잔사량을 조사한 후 상기 복합비료용 현탁액의 고형화 및 분산성을 조사함으로써 달성하였다.

이하 본 발명의 구성을 설명한다.

도 1은 본 발명 복합비료 제조공정중에서 사용하는 이중 자켓 3중교반기의 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스크라바형 교반기 2 : 리본형 교반기

3 : 리본형 고속교반기

본 발명은 온도를 일정하게 유지하면서 3중 교반을 하여 석회보르도액을 제조하고 상기 석회보르도액에 Na₂B₄O₇·10H₂O와 Na₂MoO₄·2H₂O를 첨가하여 복합비료 I을 제조단계; 상기 단계의 온도 및 교반조건을 달리하여 복합비료II 내지 VIII를 제조하는 단계; 상기 단계의 복합비료 I에 계면활성제 및 증점제를 첨가하여 안정한 복합비료용 현탁액 I를 제조하는 단계; 상기 단계의 계면활성제 및 증점제의 종류 및 조성비를 달리하여 복합비료용 현탁액 II 내지 XII를 제조하는 단계; 상기 단계에서 얻은 복합비료 I 내지 VIII의 잔사량을 조사하는 단계; 상기 단계에서 얻은 복합비료용 현탁액 I 내지 XII의 고형화 및 분산성을 조사하는 단계로 구성된다.

본 발명의 복합비료 제조공정에서 균일하고 미세하며 고순도인 석회보르도액을 제조하기 위해서 온도 범위는 10∼35℃로 일정하게 유지한다.

또한 석회보르도액이 반응할 때 응집하는 현상을 없애고 생성물의 균일성을 유지하기 교반기의 교반속도의 범위를 20∼800 rpm으로 선택하는 이중 자켓형 3중 교반 반응조를 사용한다. 상기 교반 반응조에서 교반속도의 범위는 각각 다른 교반속도를 내는 3개의 교반기를 선택적으로 취함으로써 가능하다. 상기 이중 자켓형 3중 교반 반응조의 구조는 도 1에 기재되어 있다.

도 1에서 스크라바형 교반기(1)는 20 rpm의 교반속도를 위해 사용되며 리본형 교반기(2)는 200∼300 rpm의 교반속도를 위해 사용되고 리본형 고속교반기(3)는 700∼800 rpm의 교반속도를 위해 사용된다.

본 발명에서 화합물의 사용량은 Ca(OH)₂30중량% 이하, CuSO₄20% 이하의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다.

Ca(OH)₂는 90중량% 이상의 고순도가 바람직하며 분말이나 혹은 슬러리 상의 석회유를 사용해도 좋으며 입자크기는 D₅₀이 2∼5㎛, D₉₀이 20㎛ 이하의 것이 바람직하다.

CuSO₄는 순도가 98.0 중량% 이상을 D₅₀이 44㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에서 식물에 영양을 공급하기 위해 사용하는 미량 요소의 유효 성분들은 물에 잘 녹을 수 있어야 하며 석회보르도액과 혼용해도 응집을 일으키지 않으며 유효성분이 변질되거나 효능이 떨어져서는 안된다. 상기와 같은 이유로 본 발명에서 첨가하는 것은 Na₂B₄O₇·10H₂O(붕산 나트륨) 2∼10 중량% 범위내에서 선택하고Na₂MoO₄·2H₂O을 0.1∼3 중량% 범위내에서 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유효 성분들을 함유하고 있는 혼합물의 안정성, 혼합성 및 분산성을 증가시키기 위해 본 발명에서는 화학공업에서 사용되는 도료나 페인트 또는 방수제의 제조 방법에 쓰이는 계면활성제, 증점제 및 소포제 등을 사용한다.

본 발명에서 계면활성제는 음이온과 비이온계의 계면활성제를 조합한 계면활성제를 사용한다. 음이온계 계면활성제로서는 소듐 디설퍼숙시네이트(Sodium Disulfursuccinate)와 비이온계 계면활성제로는 폴리 옥시에틸렌 알킬 에테르(Poly oxyethylene alkyl ether; PAE)를 조합하여 조제한 조제계면활성제(이하 DS-100이라 칭함), 비이온계 폴리 옥시에틸렌 알킬 에테르(Polyoxyethylene alkyl ether; PAE) 또는 음이온계 소듐 도데실 설포네이트(Poly dodecyl sulfonate)을 사용한다.

본 발명에서 계면활성제의 사용량은 0.1∼5 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 증점제로서는 몬모닐나이트(montmorillonite)계의 벤토나이트 (bentonite)(NK-KNP, 코씰(coseal)사 제품)의 팽창성질을 이용하는 비료의 유효성분과 상용성이 좋고 미립자가 침강하는 것을 방지하였다.

본 발명에서 소포제로는 실리콘계 소포제 Daw-72(코씰(coseal)사 제품)을 사용하였으며 5중량% 이하의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 동절기에는 동결방지제로서 0.5% 이하의 프로필렌글리콜 (propylene glycol)을 첨가해도 좋다.

이하 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 단계별로 설명하고자 하지만본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 복합비료 제조(I)

1.5m³의 반응조에 20℃에서 200㎏의 물을 채우고 수산화칼슘 분말 200㎏을 넣고 농도가 50중량%가 되도록 교반혼합하였다. 물 400㎏이 들어있는 용해조에 황산구리 150㎏을 넣어 용해시킨 후 얻은 27.30 중량% 농도의 황산구리 수용액을 상기 수산화 칼슘 슬러리에 소량씩 첨가하면서 반응시켰다. 이 때 상기 두 물질간에 발열 반응이 일어나므로 반응조를 이중자켓형 열교환기 형태로 하여 10℃ 이하의 저온의 물을 순화시켜 온도를 10∼35℃로 조절하고 특히 반응시 생성되는 응집입자를 생성되지 않도록 3중교반기가 달린 이중 자켓 3중교반기(도 1)로 20∼30 rpm, 200∼300 rpm 및 700∼800 rpm 3종류의 교반기를 동시에 교반하면서 2시간동안 반응시켰다.

반응 종말점에서의 pH는 12.7정도이었으며 외관은 청색을 띤 슬러리(slurry)상의 석회 보르드액이 제조되었다.

상기와 같이 생성된 보르드액에 안정적인 Na₂B₄O₇·10H₂O와 Na₂MoO₄·2H₂O를 각각 5㎏을 첨가한 후 상기 교반기에서 균일하게 교반하여 복합비료를 제조하였다.

상기 실시예에서 제조한 복합비료 조성물의 조성비를 표 1에 나타내었다.

CuSO₄	15.00%
Ca(OH)₂	20.50%
Na₂MoO₄·2H₂O	0.5%
Na₂B₄O₇·10H₂O	2.50%
물	61.50%

실시예 2 : 복합비료 제조(II∼VIII)

상기 실시예 1의 석회보르도액 제조시의 조건을 달리하여 일곱 가지의 다른 복합비료를 제조하였다. 조건은 하기 표 2에 나타냈다. 복합비료 VIII은 20 rpm으로 교반하면서 응집입자를 습식 분쇄기로 분쇄하여 제조하였다.

제조방법	온도를 일정하게 유지	교반속도	비고
복합비료 II	X	20 rpm
복합비료 III	X	200 rpm
복합비료 IV	X	800 rpm
복합비료 V	O	20 rpm, 200 rpm
복합비료 VI	O	20 rpm, 800 rpm
복합비료 VII	O	200 rpm, 800 rpm
복합비료 VIII	O	20 rpm	응집입자를 습식분쇄기로미분매

실시예 3 : 복합비료의 안정한 현탁액 제조(I)

상기 실시예 1에서 제조한 복합비료 950㎏을 교반조에 넣고 계면 활성제 DS-100 5.0㎏과 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 10㎏과 소듐 도데실 설포네이트 5㎏을 순서대로 넣은 다음 소포제 Daw72를 넣고 이중 자켓 3중교반기로 20∼30 rpm, 200∼300 rpm 및 700∼800 rpm 3종류의 교반기를 동시에 교반한 다음 미리 물에 증점시킨 NK-KNP 5㎏을 첨가하여 2시간 동안 교반한 후 P.G 10㎏을 넣고 2시간 동안 교반한다.

상기 실시예에서 제조한 현탄액의 조성비를 표 3에 나타냈다.

실시예 1에서 제조한 복합비료	96.8%
DS-100	0.5%
폴리옥시에틸렌 알킬 에테르(PAE)	1.0%
소듐 도데실 설포네이트(SDS)	0.5%
NK-KNP	0.5%
Daw 72	0.2%
P.G	0.5%

실시예 4 : 복합비료의 안정한 현탁액 제조(II)

상기 실시예 3과 동일한 방법으로 하기 표 4의 조성비를 갖는 현탁액을 제조하였다.

실시예 1에서 제조한 복합비료	95.8%
DS-100	0.5%
PAE	1.0%
SDS	0.5%
NK-KNP	1.0%
Daw 72	0.2%

실시예 5 : 복합비료의 안정한 현탁액 제조(III)

상기 실시예 3과 동일한 방법으로 하기 표 5의 조성비를 갖는 현탁액을 제조하였다.

실시예 1에서 제조한 복합비료	96.8%
DS-100	0.5%
PAE	1.0%
SDS	1.0%
히드록실 에틸렌 셀룰로스(H.E.C; Hydroxyl ethylene cellurose)	0.5%
Daw 72	0.2%

실시예 6 : 복합비료의 안정한 현탁액 제조(IV)

상기 실시예 3과 동일한 방법으로 하기 표 6의 조성비를 갖는 현탁액을 제조하였다.

실시예 1에서 제조한 복합비료	96.8%
DS-100	0.5%
PAE	1.0%
SDS	1.0%
메틸 셀룰로스(M.C; Methyl cellurose)	0.5%
Daw 72	0.2%

실시예 7 : 복합비료의 안정한 현탁액 제조(V∼XII)

상기 실시예 3과 동일한 방법으로 실시예 1에서 제조한 복합비료에 계면 활성제와 증점제의 조성비를 달리 혼합하여 복합비료의 안정한 현탁액을 제조하였다. 표 7에 각 현탁액의 조성비를 나타내었다.

첨가제	복합비료	DS-100	PAE	SDS	P.G	Daw 72	NK-KNP	H.E.C	MC
현탁액 V	100	-	-	-	-	-	-	-	-
현탁액 VI	98.3	-	-	-	0.5	0.2	1.0	-	-
현탁액 VII	97.3	-	0.5	0.5	0.5	0.2		1.0	-
현탁액 VIII	97.3	0.5	-	0.5	0.5	0.2			1.0
현탁액 IX	97.8	0.5	0.5	-	0.5	0.2
현탁액 X	96.8	1.0		0.5	0.5	0.2		0.5
현탁액 XI	96.8	0.5	1.0	0.5	0.5	0.2		0.5
현탁액 XII	96.8	0.5	0.5	1.0	0.5	0.2			0.5

실험예 1 : 복합비료의 잔사 유무 조사

1 L 용기에 실시예 1 및 실시예 2에서 제조한 복합비료 I 내지 VIII을 각각 100g을 넣고 물 500g으로 희석한 다음 5분간 유리봉으로 교반한 후 200 mesh에 통과시켜 체위의 잔사를 드라이 오븐속에서 200℃에서 4시간 동안 건조 후 무게를 측정하였다. 잔사량은 하기 식으로 계산하였다.

잔사 (%) = 잔사무게/100×100

상기 측정 결과를 하기 표 8에 나타냈다.

복합비료	잔사 (%)
I	0.3
II	20.1
III	5.5
IV	2.8
V	2.5
VI	1.7
VII	1.3
VIII	1.0

상기 실험결과에서 살펴볼 수 있듯이, 석회보르도액 제조시 온도를 일정하게 유지하는 것이 응집입자의 생성을 막아 입경이 균일하고 미세한 석회보르도액을 제조할 수 있음을 알 수 있고 교반속도가 다른 둘 이상의 교반기를 선택할 때 잔사량이 더 적어짐을 알 수 있었다.

실험예 2 : 복합비료 현탁액의 분산성 및 고형화 조사

상기 실시예 3 내지 실시예 7에서 제조한 복합비료의 안정한 현탁액 I 내지 XII을 각각 500g 취하여 P.E 백에 넣고 씰링한 다음 3개월 동안 실온에서 방치한 후 고형화 상태를 관찰하였으며 마개달린 250㎖ 메스실린더에 물 230㎖에 넣고 상기 현탁액 200g을 첨가한 후 세차게 흔들어 분산상태를 관찰하였다. 상기 관찰결과를 표 9에 나타냈다.

현탁액	고형화	분산성
I	X	O
II	X	O
III	X	O
IV	X	O
V	O	X
VI	O	X
VII	O	X
VIII	O	X
IX	O	X
X	X	O
XI	X	O
XII	X	O

상기 실험결과에서 살펴볼 수 있듯이 본 발명 복합비료는 계면활성제 및 증점제를 첨가함으로써 수중에서 분산성이 뛰어나게 되고 미립자의 침강이 방지되며 비료의 유효성분과의 상용성이 좋아져 고형화가 방지될 수 있음을 알 수 있다. 따라서 본 발명 복합비료는 장기 보관이 용이하며 계절에 관계없이 사용할 수 있게 된다.

이상, 상기 실시예 및 실험예를 통하여 설명한 바와 같이 본 발명의 석회보르도액에 Na₂B₄O₇·10H₂O와 Na₂MoO₄·2H₂O를 첨가하여 제조한 복합비료는 살균력이 뛰어날뿐만 아니라 붕소, 몰리브덴, 칼슘 및 구리를 함유하고 있어 비료로서도 뛰어난 효과가 있으며 입경이 균일하고 분산성 뛰어나 오랜 기간동안 안정하므로 비료산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

물 200중량부에 수산화칼슘 분말 100∼200중량부를 첨가하여 교반혼합하는 단계;

물 400중량부에 황산구리 50∼150중량부를 첨가하여 교반혼합하는 단계;

상기 황산구리 수용액 100중량부에 상기 수산화칼슘 슬러리 70∼80중량부를 첨가하여 1∼3시간동안 10∼35℃에서 20∼800 rpm으로 교반하면서 반응시키는 단계;

상기 단계의 혼합액 100중량부에 첨가제 1.0∼5.0중량부를 첨가하여 교반하는 단계로 이루어진 복합비료의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 교반시 사용되는 교반기가 이중 자켓형 3중교반 반응기임을 특징으로 하는 복합비료의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 첨가제가 Na₂B₄O₇·10H₂O 또는 Na₂MoO₄·2H₂O임을 특징으로 하는 복합비료의 제조방법.
제 1 내지 3항중 어느 한항에 기재된 방법으로 제조될 수 있는 복합비료.
제 4항의 복합비료 100중량부에 계면활성제 0.1∼15중량부와 증점제 0.1∼5.0중량부를 첨가한 복합비료용 현탁액.
제 5항에 있어서, 상기 계면활성제가 소듐 디설퍼숙시네이트와 폴리 옥시에틸렌 알킬 에테르를 조합한 조제 계면활성제 DS-100, 폴리 옥시에틸렌 알킬 이소시네이트 또는 소듐 도데실 설포네이트임을 특징으로 하는 복합비료용 현탁액.
제 5항에 있어서, 상기 증점제가 몬모닐 나이트계 벤토나이트임을 특징으로 하는 복합비료용 현탁액.