JPH06508336A - 肥料用摩剥防止コーティング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 肥料用摩剥防止コーティング 発明の分野 土壌における尿素の溶解速度を遅らせるために硫黄でコーティングした尿素の顆 粒又は粒状物を、肥料として応用する場合、シーラントでコートすることで、さ らにその放出を遅らせることができる。本出願は、硫黄でコーティングした尿素 に対して摩剥防止を与える改良されたシーラント組成物に関連している。

従来技術の説明 尿素顆粒又は尿素粒の硫黄コーティング法は、１９６８年アラバマ州マツスル・ ショールスのテネシー・バリー・オーソリティ（ＴＶＡ）により、尿素粒子が土 壌で肥料として使用される場合に尿素粒子の溶解速度を減少させる経済的システ ムとして開発された。米国特許第３，３４２．５７７号明細書では、この硫黄コ ーティング法および硫黄コーティングが冷却する際に自然に発生する穴を充填す るために必要なシーラント材が記載されている。また、ＴＶＡプロセスは、硫黄 学会ジャーナルの４　（３）２−６　（１９６８）　、同旦（４）２−５　（１ ９７２ａ）、および、同８　（４）６−８　（１９７２ｂ）においても記載され ている。大多数の硫黄コーティング尿素の製造者により今日使用されるＴＶＡが 推奨したシーラントは、７０％のブライトストック鉱油に３０％のポリエチレン 樹脂を混合したものである。

この方法については、１９８９年９月にフロリダ州マイアミビーチで開かれた第 １９８回アメリカ化学学会において、ＧＬ、ブレット、Ｃ，Ｌ、シモンズ、およ びＲＧ、リーにより発表された「アクプルジャイト粘土で処理された尿素の硫黄 コーティング」で、更に記載されている。

硫黄コーティング尿素（ＳＣＵ）用のシーラントについての要項は、マツククさ れている。

（１９７９）で説明されている。

尿素と比較的に溶解速度が低いクラスレート化合物の複合物を製造するために、 パラフィン蝋が使用されていた。このプロセスでは、尿素粒をコートすることに 関するものでなく、その代わりに米国特許第３，２５２，７８６号明細書に記載 されているように、尿素をパラフィンに溶解または分散するプロセスが用いられ た。

パラフィンは、粘着性を欠くので、尿素の低速放出のコーティングとしては使用 されていなかった。また、パラフィンは、それと同じ理由、また、大量の製品が ホッパーカーやトラックで移動されて保存庫に荷下ろしされる場合に、ＳＣＵの 粒または顆粒が高速のバルク移動装置で処理される際に、そのコーティングが擦 り取られたり、ひびが入ったり、摩剥されてしまうことから、ＳＣＵのシーラン トとしても使用されていなかった。

ＴＶＡの刊行物により説明され、また現在ＳＣＵに適用されている蝋・オイルの シーラントには、ケーキングを防止し且つ易流動性の製品を提供するために、蝋 のシーラントとほぼ同じレベルの粘土調節剤を加える必要がある。典型的なプロ セスでは、ＳＣＵの重量を基準に、３％の蝋・オイルシーラントと２％の粘土調 節剤、またはシーラントの重量を基準に６７％の粘土を必要とする。このプロセ スでは、融解した硫黄および蝋のシーラントを塗布するのに必要な装置だけでは なく、大規模な粘土処理用装置も必要である。

粘土調節されたＳＣＵが、機械式スプレッダ−でフィールドに施用されると、粘 土または蝋・粘土の混合物は、回転するコンベイヤ−と機械式塗布ホイールの摩 剥動作のために、ＳＣＵ粒子から取り除かれてしまい、機械の多数の部品に蝋・ 粘土の付着が起きて、それを清掃するために機械を頻繁に運転停止しなければな らないという傾向がある。

現在のＳＣＵの製造方法のもう１つの問題点として、製造地点からローカルの混 合地点までＳＣＵを運搬する際に起こるＷＩＮの減少または損失が挙げられる。

この損失は、混合と袋詰めの作業中に起きる摩剥のため、さらに大きくなる。尿 素および混合された肥料が、混合され袋詰めされると、それらのＷＩＮ容量をラ ベルに記さなければならない。、また、運搬中と保存中にこの値がラベルに記さ れた値よりも少なくなることがないようにすることも製造者の責任である。この ため、現在的な高速機械による処理で起きるＷＩＮの顕著な損失は、肥料のラベ ル表示が誤っているためにそれを回収しなければならないという事態も招き得る 高い水不溶性窒素（ＷＩＮ）値をＳＣＵ顆粒または粒に与える作用があるＳＣＵ のシーラントを提供すること、また、それにより尿素を土壌において長期間に渡 って一定の低速度で放出する尿素顆粒または粒を提供することが、本発明の目的 である。

さらに、本発明の目的は、溶融体のＳＣＵ粒子に容易に施用することができるＳ ＣＵのシーラントを提供し、冷却温度と環境温度でべとつかずに易流動性のシー ルされたＳＣＵ製品を提供し、これにより、大量の粘土や他の調整剤が不要にな り、フィールドの施用装置にもたらされる付着物の層を最小化することにある。

本発明はさらに、運搬、混合、袋詰め、および保存中に起きる摩剥により顕著に 減少されることがない、高いＷＩＮ値を提供するＳＣＵシーラントを提供するこ とを目的とする。

発明の概要 ＴＶＡにより開発された方法に従う硫黄でコーティングした尿素や粒や顆粒を、 次いで炭化水素の蝋・ポリマー複合材料でシールすると、溶性窒素を低速で土壌 に放出する作用がある摩剥防止肥料または肥料コンポーネントとなることを、私 達は発見した。

蝋・ポリマー複合材料は、炭素の主鎖と、側鎖に酸素含有極性基を持つ特定のポ リマーを特定の炭化水素蝋と混合して調製される。

ポリマーは、下記からなる群から選択される。

Ａ、エチレン−酢酸ビニル共重合体で、酢酸ビニルに対するエチレンの重量比が 約２０から約２までであり、またその分子量が約２，０００から２０，０００ま でであるもの、および Ｂ、エチレン−アクリル酸共重合体で、アクリル酸に対するエチレンの重量比が 約５０から約１０までであり、またその分子量が約２，０００から２０．０００ までであるもの。

炭化水素蝋は、下記から選択される。

Ａ、融点が約６０から８０℃までの間であり、約５％未満のオイルを含有する天 然石蝋で、基本的に芳香族および環状構造がないもの、Ｂ、約６０℃から１０５ ℃までの間で融解する合成炭化水素蝋。

蝋・ポリマー複合材料は、約１７５％がら約１０％までのレベルで、ＳＣＵに適 用される。

好適な実施態様の説明 私達は、摩剥防止および不粘着性または易流動性のＳＣＵシーラントが約５から 約５０％の炭化水素可溶性ポリマーと炭化水素蝋とを混合することで製造できる ということを発見した。好適なポリマーは、ホットメルト接着剤に対して粘着性 と付着力を持つようにデザインされた製品グループから採用される。そのため、 これらが本出願において不粘着性の特徴を持つことは驚くべきことでありまた予 想外でもある。

本発明のポリマーと共重合体は、下記からなる群がら選択される。

Ａ、エチレン−酢酸ビニル共重合体で、酢酸ビニルに対するエチレンの重量比が 約２０から約２までであり、またその分子量が約２，０００から２０．０００ま でであるもの、および Ｂ、エチレン−アクリル酸共重合体で、アクリル酸に対するエチレンの重量比が 約５０から約１０までであり、またその分子量が約２．０００がら２０．　００ ０であるもの。

このようなポリマーは、すべての割合でパラフィン蝋の炭化水素に可溶である。

また、その結果の複合材料は１０５℃より低い融点となるが、好ましくは９０℃ より低い融点で、最も好ましくは約６０”Ｃがら８５℃までの融点を持つもので あ適するエチレン−酢酸ビニル共重合体は、多数の製造者により製造、販売され ている。本発明において役立った製品の中には、デュポンにより製造されたＥＬ ＶＡＸ樹脂、アライド・コーポレーションにより製造されたＡ−Ｃ４００シリー ズの樹脂、エクソン・ケミカル社により製造されたＥＳＣＯＲＥＮＥ樹脂、ライ クホールド・ケミカル社により製造されたＥＬＶＡＣＥ樹脂、およびユニオン・ カーバイド社により製造されたＥ　Ｖ　Ａ共重合体が含まれる。酢酸ビニルの含 量は、共重合体の重量の約５％から約３０％までである。酢酸ビニルの含量が５ ％未満である場合、共重合体は最終のシーランＩ・・コーティングの付着力を著 しく改善することはない。また、酢酸ビニルの含量が３０％以上である場合、そ の結果の共重合体はシーラントの炭化水素蝋部分との相溶性がないことになる。

共重合体の分子量は、融解した共重合体−炭化水素蝋混合物の粘性がノズルでＳ ＣＵに容易に施用されるのに充分に低いようなものである。

エチレンアクリルの共重合体は、アライド・コーポレーションではＡ−Ｃ５４０ 、Ａ−Ｃ５８０，Ａ−Ｃ５１２０という商標名で、またダウ・ケミカル社ではＰ ＲＩＭＡＣＯＲという商標名で製造されている。本発明において役立った共重合 体では、アクリル酸をその共重合体の重量の約１０％を最大として構成されてい る。よりアクリル酸含量が多い共重合体は、炭化水素螺材との相溶性がない。

ポリマーは、本明細書中で説明した充分な炭化水素螺材を加えることにより、融 点または軟化点が約４０℃から約１１０℃までになるように、好ましくは約６０ ℃から１００℃まで、最も好ましくは約６５℃から８５℃までになるように改質 される。

炭化水素螺材は、下記から選択される。

ａ　６蝋または鉱蝋は、約３８℃から約８０℃までの融点の範囲であることが特 徴である。また、これらの蝋には異なる分量の油分も含まれている。この油分は 、３１７℃でメチルエチルケトン中に溶解される蝋の部分（Ａ　Ｓ　７Ｍメソッ ド　Ｄ７２１）として任意に定義される。これらは、多数の精製方法で原油から 製造される。これらの組成および物理的性質は連続体であり、特定のオイルフィ ールドのオイルから蝋を分離するために使用される精製法により具体的に定義す ることができるのみである。

好適な６蝋の特性は、６０℃以上の溶融滴点（ｄｒｏｐ　＋ａｅｌｔ　ｐｏｉｎ ｔ）であること、またオイル含量が約５％以下であること、好ましくは約２％以 下で最も好ましくは約０．　５％以下であること、また基本的に芳香族または環 状炭化水素がないものである。これらは、融解されてから冷却された場合により 規則的で大きな結晶となり、良好な防湿性を与えるが、もろくもなる。

適する６蝋の例には、典型的にオイル含量が５から１５％までの微晶蝋、典型的 にオイル含量が５から１５％までの軟蝋、典型的にオイル含量が２から５％まで の硬蝋、典型的にオイル含量が１から２％までのパラフィン蝋、および、典型的 にオイル含量が約１．５％未満の完全に精製されたパラフィン蝋が含まれる。

ｂ、ポリエチレン蝋を含む合成蝋は、ガルフテン（Ｇｕｌｆｔｅｎｅ）　Ｃ３０ ＋と呼ばれる製品に代表される。これは、エチレンの重合により製せられた合成 蝋である。

この製造方法は、約１０から１８までの炭素原子で重合度を最大化するようにデ ザインされている。このコーティングに使用される蝋は、約２８炭素までのポリ エチレンの大部分を取り除いたものからの残留物である。この蝋の典型的な組成 は、炭化水素蝋の分子のサイズとオレフィン部分の位置により記載される。本発 明に有用な蝋には、３％から２０％までのＣ２４−２８炭化水素、６０％から９ ５％までのＣ５０−５６炭化水素、および、０％から２０％までのＣ５６以上の 炭化水素を有する。これらは、０．５％から２％までのパラフィン（不飽和状態 のものはない）　、３０−４０％の、ビニリデン二重結合を持つ炭化水素、８− １２％の、内部二重結合を持つ炭化水素、および、５０−５５％の、アルファ二 重結合を持つ炭化水素から構成される。溶融滴点は、約７１℃である。

別の適当な合成蝋に、ペトロライトにより製造されるポリワックス（Ｐｏｌｙｗ ａｘ）５００がある。これは、平均分子量が５００、滴点が８６℃で、１４９℃ での粘度が３センチボイズの、ポリエチレンである。

上で説明された蝋は、例えば、アライド・コーポレーションにより製造され、Ａ −Ｃ６およびＡ−Ｃ１７０２という商標名で販売されているポリエチレンとは異 なる。本発明の炭化水素蝋の平均分子量は４００から６００の範囲であり、融解 および冷却の際に大きな結晶領域を形成する。Ａ−Ｃ６およびＡ−Ｃ１７０２に より代表されるポリエチレンの平均分子量は約２．０００および１６００で、そ れらの溶融滴点は各々１０６℃および９２℃であり、大体が非結晶体である。

これらは、大変異なる製造過程で製造される。

ｂで記述された炭化水素螺材が好ましい。ガルフテンＣ３０＋の組成により代表 される螺材が、最も好ましい。

室温における固形複合材料の密度は、０．９１５ｇ／ｃｃより大きい。

また、複合材料は、次のような方法で試験された場合、４２℃で硫黄基質上の被 膜として、不粘着性の特徴がある。試験方法は、シーラント複合材料が適用され た１０ｇのＳＣＵサンプルをアルミ皿に入れ、１００ｇのおもりを尿素サンプル の上に載せる。おもりを載せられた尿素のサンプルを４２℃の炉に入れる。３０ 分後に、おもりを載せられたサンプルを炉から取り出して、室温と同じになるま で冷ます。おもりを取り除き、コートされたＳＣＵ粒子間の付着度を評価する。

本発明の組成物でシールされたＳＣＵは、この試験で互いに付着しない。そのた め、４２℃で袋や保存ビンで保存しても、易流動性を保つことになる。

さらに、本発明の複合材料には、固形硫黄に対して高い特異的付着係数があると いう特性がある。このため、加熱された固形硫黄の表面にこの複合材料を融解し たものを１滴落すと同時に広まり、広まっていく被膜の先端は４５°より小さい 角度、好ましくは１５°より小さい角度となる。

蝋バリアー・コーティングには、当業界に熟達した者に知られている酸化防止剤 および殺菌剤などのその他の少量のアジユバント（補佐剤）が通常は加えられ、 本発明の組成物に有利に配合される可能性がある。

本発明の別の一面として、本発明の組成物でＳＣＵ粒子または他の肥料粒子をシ ールする方法が挙げられる。この方法は、組成物中に揮発性成分がないこと、こ の組成物には肥料粒子の表面上で直ちに広がる傾向があるためにムラとピンホー ルのないコーティングで被われること、また、融解した組成物が比較的低度の粘 度であるために肥料粒子にスプレーまたは別の計量処理ができることに依存して いる。

この方法の本質的に重要な部分としては、シーラント組成物の融点以上の温度に おいて、一様にコーティングされるように充分な撹拌を加え、継続的に撹拌を加 えて室温に戻るまで冷却するという、シーラント組成物と硫黄でコーティングし た肥料顆粒との接触が挙げられる。

好適方法では、ＳＣＵ粒子または他の肥料粒子をパン造粒機、回転式ドラム、ま たは固形粒子に適切な他の混合装置に入れ、粒子を約７０℃から１００℃まで、 好ましくは約７８℃から８８℃まで熱して、シーラント組成物をスプレーまたは 液状のストリームの形で導入する。または、最も好ましい方法では、直径が約０ ゜５ｍｍから２ｍｍまでの小さなベレットまたは粒状のシーラント組成物を加熱 されたＳＣＵ顆粒に接触するとすぐに溶ける形式である。シールされたＳＣＵは 、回転式ドラムまたは液体ベッドクーラーの中で冷却され、粘土や他の調整剤な しでも易流動性を持つものとなるのである。

以下の例には、好適な組成物、好適な調製方法、および従来技術の組成物との比 較評価が示されている。これらの例およびこれ以外の本明細書の開示を通して、 すべての百分率は記載の組成のすべての成分の総重量を基準とした重量で示され ７５ｇのガルフテンＣ３０＋と２５ｇのＥＬＶＡＸ４２０　（１８％酢酸ビニル ）を混ぜながら１８０℃まで温め、この温度で３０分間混ぜた。得られた混合物 は、１２５℃での粘度が３００から３４０センチポイズ、融点が７５℃であった 。

１００ｇの硫黄でコーティングした尿素粒（直径１−２ｍｍ）を加熱したパンに 入れ、７５℃に温める。このＳＣＵ粒子を混ぜる間、８０℃で融解した２、０ｇ のガルフテンーＥＬＶＡＸ混合物を少しずつ加える。このシーラント組成物は、 尿素の上の融解された蝋のコーティングに一様に広がる。加熱源からパンを除き 、コーティングされた尿素の温度が４５℃にまるまで混ぜ続ける。この時点で、 粒子は易流動性を持つことになる。

例１に示されたものと同じ手順で、以下の組成物が調製され、ＳＣＵに適用され た。

Ａ、２５％ＥＬＶＡＸ２６５（２８％酢酸ビニル）、７５％がルフテンＣ３０＋ Ｂ、１０％ＥＬＶＡＸ２６５，９０％ガルフテンＣ３０十Ｃ，２５％ＥＬＶＡＸ ２６５．７５％パラフィン蝋、融点６５°ＣＤ、２５％ＥＬＶＡＸ４２０．７５ ％パラフィン蝋、融点６５°ＣＥ、２５％ＥＬＶＡＸ４２０，７５％軟蝋Ｆ、２ ５％Ａ−Ｃ４００Ａ　（１３％酢酸ビニル）、７５％ガルフテンＣ３０＋Ｇ、５ ％Ａ−Ｃ５４０Ａ　（５％アクリル酸）、９４％ガルフテンＣ３０＋Ｈ，３８％ Ａ−Ｃ５４０Ａ　（５％アクリル酸）、６２％ガルフテンＣ３０＋例３ ＴＶＡ推薦組成物は、ＨＶＩ−１５０ブリテストツク（ｓｐ、　ｇｒ、　０．９ ０５．　ｍｗ６００−６５０．１００℃での粘度３Ｏ−３５ＳＳＵ）と同等であ る水素処理溶剤抽出パラフィンオイルであるシェルフレックス７９０　７０ｇと Ａ−Ｃ６ポリエチレン（滴点１０６°Ｃ）３０ｇを混ぜ合わせて調製した。これ が、ＳＣＵ粒に対して３％で適用された。得られた粒子は、大変に粘着性であり 、易流動性にするには２ｇのケイ藻土を必要とした。

例４ シーラント・コーティングが適用されたＳＣＵの摩剥防止性は、以下の手順で試 験された。コーティングしたＳＣＵのサンプル９０ｇをガラス瓶（直径９ｃｍ× 高さ１６．７ｃｍ）に入れ、瓶に蓋をした。その瓶を横に倒して、上下に激しく 振った。瓶中の粒子は、３０秒間瓶の側面に打ちつけられていた。はこり（黄色 の硫黄の粒子）と瓶に付着した蝋の量を評価した。それから、この方法で摩剥さ れたコーティングした尿素の粒子に、以下で説明されるＷＩＮの試験が行われ、 その結果が摩剥されなかった製品のサンプルと比較された。

水不溶性窒素（ＷＩＮ）を判定するため、試験を行うコーティングＳＣＵＩＯｇ と蒸留水９０ｇをポリエチレンとボトルに入れ、穏やかに混ぜた。ボトルに蓋を し、そのままの状態で２４時間放置した。その２４時間が経過した時点で、ボト ルをもう一度穏やかに混ぜ、水に溶けている尿素をその溶液の屈折率からめた。

溶解した尿素を、再び４日後と７日後に検査した。その結果は、溶解した部分を 加えた部分から差し引いて、残留部分をめるＷＩＮ百分率として報告する。

７日目の％ＷＩＮ 蝋コーティング　はこり　蝋付着　摩剥なし　摩剥あり例１　小量　なし　８３ 　６０ 例２Ａ　小量　なし　８１　７０ 例２Ｃ小量　中量　９０　８３ 例２Ｄ　小量　中量　９１　６４ ガルフテンＣ３０＋　多量　多量　８３　６３パラフイン　中量　多量　８１　 ６ｇ 融点６５℃ なし　多量　−−３６２５ 比較例３　なし　なし　７１　６０ 平成　５年　８月１６日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．肥料組成物からなる中央塊を含む摩損防止の低速放出肥料粒子。この肥料組 成物は、約１０％から約２０％までの硫黄で囲まれ、当該硫黄には融点が約１０ ５℃より低い約０．７５％から約１０％までのシーラント組成物が加えられる。 当該組成物は下記の群から選択されるポリマーの約５％から約５０％まで、Ａ． エチレン−酢酸ビニル共重合体で、酢酸ビニルに対してエチレンの重量比が約２ ０から約２までであり、またその分子量が約２，０００から２０，０００までで あるもの、および Ｂ．エチレン−アクリル酸共重合体で、アクリル酸に対するエチレンの割合が約 ５０から約１０までであり、またその分子量が約２，０００から２０，０００で あるもの、 並びに、下記の群から選択される炭化水素蝋の約９５％から約５０％までから構 成される。 Ａ．天然石蝋で、溶融滴点が約６０から８０℃までの間であり、ＡＳＴＭメソッ トＤ７２１により求められるように約５％未満のオイルを含有し、基本的に芳香 族および環状構造がないもの、 Ｂ．約６０℃から１０５℃までの間で融解する合成炭化水素蝋で、分子量が約４ ００と６００の間であるもの。
2. ２．前記炭化水素蝋の成分は平均分子量が４００より大きい合成オレフィン混合 物であり、基本的に０．５％から２％までのパラフィン、３０−４０％の、ビニ リデン二重結合を持つ炭化水素、８−１２％の、内部二重結合を持つ炭化水素、 および５０−５５％の、アルファ二重結合を持つ炭化水素から構成され、溶融滴 点が約６９℃から７５℃までである、請求の範囲第１項記載の組成物。
3. ３．前記炭化水素蝋の成分はＡＳＴＭメソッドＤ７２１で求められるように約０ ．５％未満のオイルを含有するパラフィンであり、溶融滴点が約６０℃から７０ ℃までである、請求の範囲第１項記載の組成物。
4. ４．前記ポリマーは約１０％から約３０％までの酢酸ビニルを含有するエチレン −酢酸ビニル共重合体である、請求の範囲第１項記載の組成物。
5. ５．以下の手順から構成される摩剥防止で易流動性の低速放出性粒状肥料の製造 方法。 Ａ．ある分量の肥料粒子を用意する。 Ｂ．計量された請求の範囲第１項記載の組成物のストリームを約７０℃から約１ ００℃までの温度で硫黄でコーティングした肥料粒子に加える。この組成物は、 融解した液状または直径２ｍｍ未満のペレットまたは粒である。 Ｃ．シーラント組成物と硫黄コーティング肥料粒子の混合物をかき混ぜて、継続 的に穏やかに混ぜ合わせるようにする。そして、Ｄ．この混合物を継続的にかき 混ぜながら、環境温度まで冷却する。
6. ６．ＢからＤの手順を行う前に、前述の肥料粒子を融解した硫黄の層でコーティ ングする、請求の範囲第５項記載の方法。