种子包覆剂的制作方法

专利名称：种子包覆剂的制作方法
背景技术：
种植种子是繁殖多种植物的最重要方法之一。可从种子繁殖的植物的例子包括蔓藤类如黄瓜、西瓜和罗马甜瓜，花类如万寿菊类、百日草类和圆三色堇类，谷类和小谷类如玉米、小麦、燕麦和大麦，饲料作物和草类如苜蓿、胡枝子(lespedeza)、红花草、果园草、六月禾和酥油草，豆类如大豆、串豆、菜豆、海军(navy)豆和大棉豆，豌豆类如英国豌豆、鹰嘴豆和黑眼豆，以及灌木和树类如杜松、雪松、冬青树、松树、杨树和枫树。
种子一般直接放入土壤中的适当深度并放置让其生长。然而某些种类的种子非常小，经常使得种植困难。这些小的种子也难以用肉眼看见从而也增加了种植的难度。小种子的例子包括苜蓿、芹菜以及任何种类的草的种子。
苜蓿种子比大部分种子都小。已尝试过的减轻与种植苜蓿种子有关的问题的方法包括包覆种子使其变大从而易于看见并种植。种子包覆剂也已用于容纳其它组分以增强种子的繁殖，这些组分的例子有杀虫剂、moldicides、杀菌剂、填料、以及营养物包括氮、钾和磷。
包覆苜蓿种子的现行工业标准是以种子重量的33％的量将包覆剂涂于种子上。这些包覆剂在使用时采用转鼓方法，其中种子在转鼓中翻滚而要包覆的组分喷在其上，并在包覆好的种子上通入热空气流。其它的包覆方法包括盆型装置，这些都是本领域熟知的。
这些厚的包覆方法存在几个问题。首先，包覆剂经常没有很好地附着在种子上并能剥下和裂开。这会引起种植机堵塞和污秽。另外，厚的包覆剂阻碍了种子在种植机中的流动速率。这也会引起种植机堵塞。
因此，本发明的一个目的是提供一种种子包覆剂，以包覆各种类型的种子使其易于种植。
本发明的一个进一步的目的是提供一种不堵塞或沾污种植机的种子包覆剂。
本发明的一个进一步的目的是提供一种可为客户提供更合适的种子大小的种子包覆剂。
本发明的另一个进一步的目的是提供一种可以加大种子的大小，否则该种子将不得不被抛弃的种子包覆剂。
本发明的另一个进一步的目的是提供一种薄的种子包覆剂，该种子用传统包覆剂包覆将会太大而不得不被抛弃。
本发明的另一个目的是提供一种种子包覆剂，使得该种子比传统方法包覆的种子更易于流过种植机。
本发明的一个进一步的目的是提供一种可使种子更易于辨认并且外观更美观的种子包覆剂。
本发明的另一个目的是提供一种制造成本更经济的种子包覆剂。
本发明的这些和另外的目的将在后面得到更充分的描述。
发明概述本发明的包覆剂主要含有一种难溶性颗粒物，例如石灰石或粘土，其中可含有一种水基、水溶性的聚合物。石灰石或粘土用于构筑种子的尺寸，而聚合物作为一种粘结剂用于防止该包覆剂碎裂。可以向该聚合物层中可任意选择地加入一种着色剂以使种子易于看见并改善种子的外观。这种包覆剂重量很轻，可使很小的种子加大尺寸且易于种植。按照本发明的可被包覆的种子包括，但不限于，任何种类的草的种子，苜蓿种子，或者芹菜种子。任何种子都可采用本发明的方法，但特别有用的是那些增加尺寸更有利的小的种子如苜蓿。
本发明的一种具体实施方式
是对苜蓿种子施用一种石灰石/聚合物包覆剂，以使该种子的重量增加大约4.5％～30％，优选的是增加大约4.5％～20％，最优选的是增加大约9.5％～15％。该包覆剂然后可以用一种单独的聚合物涂层封闭。该包覆作业优选的是使用一种连续包覆机械系统。
本发明的包覆剂的优点是可使太大或太小的种子更均匀并为客户提供所希望的种子尺寸。而且包覆的种子能很好地流过种植机。该种子也具有更美观漂亮的外观。另外，该包覆剂用一种连续包覆机械系统可以更经济地施用于种子。对施用本发明的包覆剂有用的连续包覆机械在Richard L.Long,Jr的美国专利5,494,709和5,443,637中已被描述并公开，该公开出版物在此结合作为本发明的参考。
下面的定义对于理解在此公开的本发明是有用的。
包覆/颗粒化的种子惰性材料层的涂敷模糊了种子的初始形状和尺寸，产生足够的重量增加并改善种植性能。生物品、杀虫剂、辨别色素或染料和/或其它活性组分包括聚合物的添加都可包括在该步骤中。
薄膜包覆的种子薄膜包覆的种子可用最小重量增量保持原始种子的形状和一般大小。该薄膜包覆剂可以含有聚合物、杀虫剂、生物品、辨别色素或染料，以及其它添加剂。该包覆剂将产生或多或少地可消除或减少落灰产生的连续覆盖。
孕育种子用含有微生物制品如Rhyzobia sp.的商业制备的包覆剂包覆的种子。
填装种子已经过一种步骤(生物的或非生物的)缩短休眠期，促进其快速和/或更均匀发芽的种子。(不包括物理方法如通常考虑调节作用时的划破)。
原始种子没有添加任何外来的或惰性的材料，也没有嫁接、处理、造粒或涂敷的种子。
处理种子用各种材料少量覆盖的种子，其主要目的是减少或控制侵害种子或幼苗生长的某些病源、昆虫、或其它害虫，并含有辨别色素或染料。
工作样品纯度-用之进行纯度分析的样品。有害杂草种子-用之进行有害杂草种子检验的样品。
附图的简要说明


图1为用于本发明的一种包覆机械系统的简图。
优选的
具体实施例方式
的详细说明按照本发明，各种类型的种子可用一种含有不溶性颗粒物如石灰石或粘土的包覆剂包覆，其中石灰石既可含有一种聚合物，也可用一种单独的聚合物层包覆。不溶性颗粒物可以是砂壤土、滑石粉、重质石灰石、硅胶粉、蛭石粉等。其中石灰石是优选的材料。材料的颗粒大小不是决定性的并可在很大范围内变化。颗粒大小可以是，例如，从1英寸到300目(泰勒筛)，优选的是从10目到300目。
当不溶性材料与聚合物结合，例如当如前面本发明的一种具体实施方式
所述用于包覆苜蓿种子时，其含量为大约包覆剂的40～80％w/w。如果包覆剂中仅使用石灰石、聚合物和水，石灰石的含量为包覆剂的大约60～80％，聚合物为包覆剂的大约1～10％。如果还含有其它组分，则不溶性材料的最优选的量为大约61～65％，聚合物优选的量为大约0.5～3％。
当不溶性材料使用时没有聚合物时，必须加入一种粘结剂。合适的粘结剂包括糖蜜、粗糖、藻酸盐、刺梧桐胶、美洲虎胶、黄芪胶、多糖胶和胶水。存在于表层的粘结剂的量可从大约1％～10％w/w。为了便于种子的包覆，可在配方中包括一种增塑剂。这种材料在包覆所用温度下为液态而且一般可与粘结剂混溶。合适的增塑剂包括甘油、丙二醇和聚乙二醇。当使用增塑剂时，其量一般为不超过粘结剂重量的大约10％。增塑剂的浓度优选的是大约为粘结剂重量的1％。增塑剂及其用量的合适选择可通过细读标准参考书以及通过粘度和其它性质的简单测定来决定。
不溶性材料也可含有一种或多种其它添加剂如植物健康产品，特别是杀虫剂、杀线虫剂、杀菌剂、消毒剂、防护剂、除草剂和生长调节剂，能保护种子避免所选除草剂的有害影响的添加剂如活性炭、营养素(肥料)，能促进发芽并改善产品质量的添加剂，能在植物的发芽和生长阶段发挥积极作用的细菌等。
可以估计到在不溶性材料施用之前或之后在种子上面还可适用其它添加剂层。例如，孕育剂经常被施用于种子以增加小结化。Rhyzobia孕育剂是可以添加的其中一种。这些是本领域熟知并可从商业上得到的。一般有两类Rhyzobia孕育剂，粘土基和泥煤基，它们都可用于本发明。一种优选的孕育剂是粘土基孕育剂。但是这种孕育剂如果长时间大剂量接触将会对操作者造成毒害。为了减轻这一问题，可以在施用石灰石或聚合物层之前施用该孕育剂，以防止操作者与孕育剂接触。也可加入杀菌剂以进一步刺激发芽和生长。几种杀菌剂也可从商业途径得到。其中一种杀菌剂是Apron XL。
本发明的聚合物含有一种水基、水溶性的聚合物。此处所用术语“水溶性聚合物”是指室温下的水溶解性。该聚合物优选的是聚乙烯基家族的聚合物，其中包括，但不限于聚乙烯醇、水解的聚乙酸乙烯酯、聚乙烯甲醚、聚乙烯基甲基醚马来酸酐、以及聚乙烯吡咯烷酮。这些聚合物是本领域熟知的并可从几个公司包括CMS、Celpril、Colorcon、Seppic和lncotec等得到。在一种优选的具体实施方式
中，该聚合物为纯度95％的聚乙烯醇，其中含有大约3％的乙酸钠和亚甲基二醇。这些聚合物也经常含有一种碳水化合物填充剂。当与石灰石或其它不溶性颗粒物结合时，该聚合物的含量为包覆剂的大约1％～10％w/w。最优选的聚合物量为大约6％。当该聚合物单独使用时，其与水混合成40％～80％的聚合物水溶液。
水溶性聚合材料可以是聚合材料与糖类碳水化合物的混合物。此处所用的术语“糖”范围很广，是指任何广为人知的分子中具有6或12个碳原子的甜的碳水化合物类，即单糖和双糖，以及可以加工成细的基本为粉末状的糖类。这些糖的例子包括，但不限于蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、右旋糖、乳糖、果糖以及它们的包括转化糖的混合物。优选的糖是双糖。在聚合物/糖混合物中糖的含量可以是每一份重量的所说聚合物含有1/8至6份重量的糖。
种子包覆剂还可以含有一种着色剂。该着色剂用于使农民更容易辨别种子并出于美感的目的。可用的着色剂的例子包括染料绿色#7和红色#48。这些染料可从Gustafson公司和其它染料制造商那里获得，并且是本领域普通技术人员所熟知的。当用于苜蓿种子时，优选的着色剂是绿色#7。当与石灰石和聚合物结合时，染料的含量应为包覆剂重量的大约0.5％～10％w/w。最优选的着色剂量为大约1％～2％。如果聚合物以单独一层的方式施用，则着色剂以相同的浓度施于该层上。
石灰石/聚合物包覆剂也含有水，可以是自来水、蒸馏水、消毒水、去离子水等。水的含量为大约30％～50％。最优选的水量为40％。
其它可任意选择的组份包括表面活性剂和杀菌剂。在一种最优选的具体实施方式
中也可使用一种消泡剂如聚乙烯醇或甘油。例如，可以按大约0.01％～5％w/w的量加入一种表面活性剂，优选的量是大约0.1％。同样，也可以按大约0.01％～5％的量加入一种杀菌剂如Apron XLS。在最优选的具体实施方式
中，种子具有聚合物、杀菌剂和石灰石的第一层。
上面描述的包覆剂封入一种清洁的聚合物薄膜包覆物中可能是合乎需要的。该聚合物薄膜封闭了各组份，减少了落尘，并增加了光照。上面描述的同样类型的水可渗透聚合物可用于这一目的。该层的厚度不很重要，但可在大约0.05mm～0.10mm的范围内。
被包覆的种子将限定所用的上述包覆剂的种类。例如，对于苜蓿种子，所用的包覆剂为石灰石/聚合物包覆剂，其中包覆剂的施用量为使种子的重量增加大约4.5％～30％。苜蓿种子包覆剂优选的是含有一种着色剂以与其它种类的种子区分，并易于观察，从而易于种植，优选的着色剂为绿色。
本发明优选的包覆方法为连续包覆机械。其中一种这样的机械可从涂敷机器系统有限公司(衣阿华州的Huxley)(后面将记为“CMS”)得到，它是美国专利5,494,709和5,443,637中公开的机械的专利拥有者。本包覆方法包括有机结合的三个部件。
图1为CMS公司的与另外两个系统部件一起使用的连续包覆系统的简图。该连续包覆机械使得施用较薄的包覆层成为可能，而采用以前的盆型包覆机器不可能得到薄的包覆层。
第一系统由风扇、加热器和粉尘收集器组成，用于输入和返还空气。输入的空气首先注入CMS包覆系统，在此化学品被闪光干燥在种子上。返还的空气通过一个滤筒过滤袋收集。返还的空气清洁后送入大气中。该系统的部件可从商业上获得。
第二系统由CMS种子包覆设备和相应的传输设备组成。该CMS部件由一个双转鼓机和一个单转鼓机组成。设备的叶片推动种子通过包覆工序。
第三系统由铅锤、管道和混合设备组成，用于使化学品分批作业并注射入包覆工序。该系统的部件可从几个商业途径得到。
完整的系统可任意选择地通过一个可编程逻辑控制器来操作。该计算机控制的使用可使各种设备不需雇员介入便可起动和停止。该计算机系统校验和协调分批作业、混合，以及泵送溶液。另外，该计算机系统还监视输入包覆系统的种子量，从而保持恒定流速的合适种子量。最后，该计算机系统对空气导入量进行观察以控制适当的入口和出口温度。该计算机系统可从CMS获得。
如
图1所示，连续包覆机由空气雾化喷枪30，泵50，旋转穿孔转鼓20，以及空气控制设备包括一个入口加热器和风扇40，入口空气管45，粉尘收集器60和一个排气扇65所组成。该系统还包括一个喂料槽10和一个溶液罐55。
在实际操作中，种子通过喂料槽10精确计量进入机器中。该种子进入转鼓20，在溶液罐55中混合的包覆溶液(水、石灰石、聚合物在使用前混合大约2小时)通过泵50到喷枪30进行施用。当种子在转鼓20中滚动时，喷枪30开始喷施包覆材料。当种子包覆至预定参数后，该种子从转鼓20中退出并准备包装或转移至另一个喂料槽中进行第二次包覆作业。其间，空气通过入口加热器和风扇40进入系统，再经过空气入口管45并经过穿孔转鼓并在转鼓20中与种子接触。该空气然后退出转鼓20，经过系统底部的出口管46，然后经过粉尘收集器60，最后通过排气扇65。
顾名思义，连续加工机械能使产品连续地流过制造工序。新原料以稳定流速进入机器以取代从机器中退出的包覆好的产品。该连续包覆方法对于大体积的种子包覆是理想的方法。使用CMS连续包覆机最独特之处在于使用水为介质溶液的包覆材料在施用后几乎立即被闪光干燥，离开产品干燥并准备包装。连续包覆机中使用的大致温度范围为大约180°～250°F。
在一种最优选的具体实施方式
中，同样的基本机器可用在一种包覆工序中。这种工序将提供更高的输出速率。在该系统中三个转鼓或部件被用于包覆目的。此处所用的转鼓不需要中间隔离单元。该三个转鼓可以是不同的段，都配置在同一个转鼓或容器中。对于连续流动工序，第三个转鼓可非常强制地仅用于干燥。
#1段或转鼓(属于三转鼓或三段系统)#1转鼓成段如
图1所示装有种子，并如所描述的用于连续流动工序。施用聚合物，石灰水和着色剂。
优选的是用开始的两个喷枪施用水、表面活性剂和聚合物，剩余的喷枪施用石灰、聚合物、水和着色剂。
此处按照连续流动工序进行描述。但是在以前的工序中，已进行了包覆的种子仍在喷射和干燥。用包覆系统将进入#1转鼓或段的空气流关闭，大约相当于早期工序4至5倍的流体(石灰、聚合物、着色剂和水)量被喷射。包覆剂的积累取决于种子经过转鼓斜面时浆液与种子的磨擦结合。
#2段或转鼓(属于三转鼓系统)在包覆系统中，转鼓2仅用于产物包覆剂的干燥。与连续流动体系相反，在第二转鼓中没有包覆剂溶液的喷射。
#3段或转鼓(属于三段或三转鼓系统)聚合物、水和着色剂可任意选择地与任何孕育剂一起按照连续流动工序描述的方式被喷射。孕育剂可加到入口原料流中。
下面的实施例用来进一步说明本发明。不能以任何方式用其限定本发明。
实施例1苜蓿种子的包覆用水和磨细的农用石灰载体将表面活性剂Apron XL与聚合物和着色剂一起施用于苜蓿种子。这部分工序在一个三转鼓包覆系统的第一转鼓区内进行。然后通过进入包覆室的高温空气(大约250°F)将水、石灰、Apron XL、聚合物、以及着色剂溶液进行闪蒸干燥。离开该包覆室返回的空气为大约180°F，并携带着带有化学品的水汽。石灰、Apron XL和聚合物溶液的含量为种子包覆层重量增量的大约50％。
当种子从第一转鼓通入第二转鼓时，将金氮TM孕育剂以干粉形式施用于种子上。该金氮将粘附于仍有些潮湿的石灰、Apron XL、聚合物和着色剂上。第二转鼓将用于对包覆的种子施用另外的石灰、聚合物和着色剂包覆层。正是该第二步骤将使有毒化学品与种子包覆层结合并减少化学品暴露于客户。该转鼓将施用大约40％的种子包覆层。
第三转鼓或段将提供聚合物和着色剂的最终包覆。然而该第三转鼓的重要目的是使种子包覆层进行充分干燥。该转鼓将施用种子包覆层总重量的大约10％。
上述的包覆层有几大优点。首先，对于苜蓿和其它很小的种子，该层可使种子不必包覆太厚使能在种植时容易看见。较薄的包覆层可防止其妨碍种子在种植机中的流动。事实证明石灰石/聚合物包覆层可使种子象未包覆的种子一样容易流过种植机。另外，该包覆层不碎裂或脱皮因而不会堵塞种植机。苜蓿种子加入绿的着色剂将使其易于与其它种类的种子区分并易于看见。本发明的包覆剂的含量为种子重量的大约4.5％～30％，优选9.5％～15％。
薄的包覆层也有经济适用的目的。传统的33.3％重量增量的种子包覆将使客户花同样的钱买较少的种子。例如，一个客户一袋100磅的苜蓿种子其结果是66％的种子和33％的包覆剂。通过采用较薄的包覆层，农民们将获得更大比例的种子和更小比例的包覆剂。
实施例2苜蓿种子的包覆(包覆工序)转鼓1装有原始种子。用水和磨细的农用石灰载体将Apron XL与聚合物和着色剂一起首先施用于苜蓿种子。该首先施用物含有表面活性剂、水和聚合物。该工序可通过使用CMS系统的两个喷枪来完成。剩余的喷枪施用石灰、聚合物、水和着色剂。关闭空气流。这部分工序在一个三转鼓包覆系统的第一转鼓区进行。在该转鼓区没有干燥发生。石灰、杀菌剂如Apron XL以及聚合物溶液的含量为种子包覆层重量增量的大约50％。
在第二转鼓区或段中不加入溶液，该转鼓或段仅用于干燥。
当种子从第二转鼓进入第三转鼓时，将金氮TM孕育剂加入到入口物流中，用所有喷枪施用聚合物、水和着色剂。
该包覆工序有几个不同的优点，包括比连续流动工序处理量更大，同时保持了连续流动工序的特点和好处。
上面的描述显示了新种子包覆剂及其施用方法。上面的描述还进一步证明了各种种子为不同目的施用该种子包覆剂时的基本优点。因此认为本发明至少达到了所有所陈述的发明目的。
权利要求
1.一种用于小种子的种子包覆剂，含有一种水溶性的聚合物；水不溶性的固体颗粒包覆物；其中所说包覆剂的含量为种子重量的大约4.5％～30％。
2.权利要求1的水，其中所说聚合物的含量为种子重量的大约9.5％～15％。
3.权利要求1的包覆剂，其中所说包覆剂还含有一种消泡剂。
4.权利要求3的包覆剂，其中所说消泡剂为聚乙二醇。
5.按照权利要求1的种子包覆剂，其中的聚合物为聚乙烯基聚合物。
6.按照权利要求1的种子包覆剂，其中的水不溶性固体颗粒物选自由砂壤土、滑石、石灰石、木炭粉、硅胶粉、石膏、长石粉、蛭石粉、高岭土、以及泥煤苔藓粉所组成的组中。
7.按照权利要求6的种子包覆剂，其中的水不溶性固体颗粒物为石灰石。
8.按照权利要求1的种子包覆剂，还含有一种表面活性剂。
9.按照权利要求1的种子包覆剂，还含有用于区分其它种子并在种植时容易看见的一种着色剂。
10.按照权利要求9的种子包覆剂，其中的着色剂为绿色。
11.按照权利要求1的种子包覆剂，还含有一种杀菌剂。
12.按照权利要求5的种子包覆剂，其中的聚合物含有一种糖类填充剂。
13.按照权利要求12的种子包覆剂，其中的糖类填充剂为多糖。
14.按照权利要求1的种子包覆剂，其中聚合物的含量为该包覆剂的大约1％～5％w/w，水不溶性固体颗粒包覆材料的含量为该包覆剂的大约40％～80％w/w，水的含量为该包覆剂的大约30％～50％w/w。
15.按照权利要求14的种子包覆剂，其中聚合物的含量为该包覆剂的大约6％，水不溶性固体颗粒包覆材料的含量为该包覆剂的大约53％，水的含量为该包覆剂的大约40％。
16.按照权利要求1的种子包覆剂，其中包覆剂的含量为种子重量的大约10％。
17.一种彩色包覆的苜蓿种子，含有一种苜蓿种子和一种包覆剂；该包覆剂含有一种水溶性聚合物，水不溶性固体颗粒物，水以及着色剂；其中该包覆剂的含量为苜蓿种子重量的大约4.5％～30％。
18.一种彩色包覆的苜蓿种子，含有一种苜蓿种子和一种包覆剂；该包覆剂含有一种水溶性聚合物，水不溶性固体颗粒物，水以及着色剂；其中该包覆剂的含量为苜蓿种子重量的大约4.5％～30％。
19.按照权利要求18的包覆种子，在所说包覆剂上还含有一层聚合物。
20.一种包覆小颗粒种子的方法，包括按照种子重量的大约4.5％～30％的用量对小颗粒种子施用一种包覆剂；其中的包覆剂含有一种水溶性聚合物，水不溶性固体颗粒物以及水。
21.按照权利要求20的方法，其中的包覆剂用一种连续包覆机械进行施用。
22.按照权利要求20的方法，其中的包覆剂按照种子重量的大约9.5％～15％的用量进行施用。
全文摘要
本发明描述了种子包覆剂及其使用方法。该包覆剂含有石灰石或其它水不溶性颗粒物，其中在该石灰石层中含有一种聚合物或者是在该石灰石层上单独覆盖一层聚合物。该包覆剂也可含有一种着色剂。该包覆剂具有使种子大小更合适的优点并提供一种更美观和使人愉快的种子外观。
文档编号A01C1/06GK1237876SQ97199934
公开日1999年12月8日 申请日期1997年10月30日 优先权日1996年10月31日
发明者约翰·M·莱昂斯, 小理查德·L·朗, G·埃德温·伯吉斯 申请人:先锋高级育种国际股份有限公司, 包覆机械系统股份有限公司