JPS6037074B2 - 被覆肥料とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来から植物の要求に合うように人為的に肥料成分の供
給を調節するため、あるいは肥料粒子の吸温や固結を防
止するため肥料成分を高分子重合体で被覆した被覆粒状
肥料に関する研究開発がなされてきた。

高分子重合体は熱硬化性のものと熱可塑性のものに大別
されるが、上記目的には何れの重合体も使用される。例
えば英国特許９５４５５５にはスチレン化アルキッド樹
脂とフェノール樹脂、特公昭４０−２８９２７には脂肪
油変性アルキッド樹脂、脂肪油ジシクロベンタジェン共
重合体、ジイソシァネート変性脂肪油重合体、特公昭４
４−２８４５７にはフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が
使用できることが示されている。また英国特許８１５８
２９には被覆材としてスチレン、塩化ビニル、塩化ビニ
リデン、アクリルニトリルェチレン及びフッ化ァルカン
の重合体あるいは共重合体等の熱可ソ性樹脂を用いるこ
とが示されている。更に特公昭３７−１５８３２では被
覆材として酢酸ビニール乳化重合液を用いることが示さ
れている。高分子重合体特に熱可ソ性樹脂溶液或はその
乳化重合液等を被覆材として用いた時の問題点として特
公昭４２一１３６８１には粒状物質表面に液状樹脂また
は曳糸性樹脂を被覆させると樹脂の曳糸性のためわずか
数％の樹脂が被覆される丈で粒子は粘着し合ってブロッ
クを作ってしまい個々の粒状物とはならず均一に厚く被
覆することは不可能であり肥料成分の熔出速度を遅くす
ることは困難であることが示されている。

特開昭５０−９９８５８、特開昭５１−７５６７４、特
関昭５３−９８２６５は本願発明者らによって発明され
た粒状肥料の被覆方法に関する出願に係るものであるが
、これらの公報には樹脂溶液の性質と乾燥条件の選択に
よって被覆工程でブロッキングを起すことなく一工程で
能率よく被覆できる方法が示されている。

侍開昭５０−９９８５８はポリオレフインを主成分とす
る被覆材料で粒状肥料を被覆する際に粒状肥料に被覆材
料の溶液を靖露し、被覆すると同時に好ましくは１５ｍ
／秒以上の熱風で乾燥し粒状肥料を被覆する方法が示さ
れている。この技術の特徴は■極めて薄い被膜で完全に
被覆することができる点と■被膜内に界面活性剤等の溶
出調整剤を適宜分散し溶出速度を調節することができる
点にある。また特関昭５１−７５６７４はポリ塩化ビニ
リデン系の樹脂と酢酸ビニール部分が５重量％以下のエ
チレン一驚酸ビニール共重合体がポリオレフィン樹脂と
同様に極めて薄い被膜で粒状肥料を完全に被覆できるこ
とを開示している。ポリオレフィンを主成分とする被膜
内に界面活性剤を均一に分散して溶解速度を調節する上
記の公知技術によって作られた被覆粒状肥料では界面活
性剤の効果が不安定であり、基材となるポリオレフィン
は比較的柔軟性が乏しく肥料粒子との接着性が弱いため
製品を急冷したり、温度変化の激しい屋外等に保管した
場合に凹部に付着している被膜が剥離し、輸送中に機械
的衝撃が与えられると被膜が被れ、被覆の効果が一部損
なわれる場合がある。

また溶出速度をより速めるために界面活性剤を多量用い
た場合とか少くとも２年以上の長期保存試験結果によれ
ば長期保管する場合に機械的衝撃がなくても被覆にクラ
ックが生成する等の欠点が認められた。この原因は明確
ではないが、■被覆工程では粒子は５０〜９０００に保
持されつ）被覆されるが通常の取扱は常温であるため、
被膜が若干収縮して引張られた状態にあること。■界面
活性剤による港出促進の主原因は微細な亀裂生成による
もので、ポリオレフィン樹脂の性質のわずかな違いによ
って溶出速度が影響を受ける等の理由が考えられる。ま
たポリ塩化ビーニリデン系樹脂を用いる肥料粒子を被覆
する場合、わずかな温度変化で樹脂溶液がゲル化するの
で他の樹脂、例えばポリスチレン等と併用する場合それ
らの樹脂と熔解特性が違うので使用しにくい欠点がある
。本発明者らは上言己の欠点をなくし、被覆粒状肥料の
熔出特性の保管・輸送性をさらに安定化するために鋭意
研究を重ねた結果、公知方法に用いられている高分子樹
脂の中より特定の樹脂組成物を選択し、これに必須の第
３成分を混合することによって上記した初期の目的を達
成することができ本発明を完成するに至った。

即ちポリオレフィン系樹脂を第１樹脂成分とし、これに
酢酸ビニールが２０−４の重量％含まれるエチレン−酢
酸ビニール共重合体を第二樹脂成分として分散させた樹
脂組成物に更に界面活性剤を必須の第３成分として分散
させた被膜で被覆するとこれらの樹脂成分並びに界面活
性剤成分の混合割合によって、保存安定性が優れた種々
の溶出速度のものが得られることがわかり本発明が完成
された。本発明はポリオレフィン系樹脂に酢酸ビニール
を２０−４の重量％含むエチレン−酢酸ビニール共重合
体を樹脂組成物に対して１０一５の重量％の範囲で均一
に混合した樹脂組成物を主成分としこれに必須の第３成
分としてＨＬＢ価が６−２０、好ましくは９−１６の界
面活性剤を上記樹脂組成物の０．０１〜１の重量％の範
囲に分散した被膜で被覆した粒状肥料とその製造方法に
関するものである。

本発明のポリオレフィン系樹脂はオレフィン重合体の総
称であって重合法や重合度に制約されることなく、エチ
レン重合体、ブロピレン重合体、エチレンープロピレン
共重合体等が好ましい樹脂としてあげられるが、最も好
ましいものは低密度ポリエチレンである。

本発明に使用されるエチレン−酢酸ビニール共重合体は
エチレンと酢酸ビニールの共重合体であり重合法、重合
度に特に制約はなく、市販のものを適宜使用することが
できるが、好ましいものは高圧重合法によって得られた
ものである。

本発明の効果である被膜を通しての肥料の溶出速度調節
の機構は不明であるが、ポリオレフィン系樹脂とエチレ
ン−酢酸ビニール共重合体は化学構造上比較的類似のも
のであり、溶剤に対する親手０１性も類似点が多い。例
えば酢酸ビニール単位含量の少し、エチレン−酢酸ビニ
ール共重合体はエチレン共重合体と同種の扱いを受ける
。従って溶剤等に両者を熔解すれば分子レベルで均一に
分散した混合溶液が作られる。しかし特開昭５０−９９
８５８等の方法によって粒状肥料等に塗布すると、酢酸
ビニール分の少し、エチレン−酢酸ビニール共重合体と
ポリオレフィン樹脂からなる組合せと酢酸ビニール分の
多いものからなる組合せとでは構造上の相異が生ずる、
即ち、酢酸ビニール分の少いエチレンとの共重合体とポ
リオレフィソは樹脂同志の相溶性がよく分子状の均一混
合状態を保持しているのに反し、酢酸ビニール分の多い
共重合体とポリオレフィンからなる被膜では相溶性が若
干劣るため相互の分子は適当に反発し合って同種の樹脂
同志が集合し合い結果的に“海−島”の関係が生ずる。
本発明では海に相当する部分がポリオレフィン系樹脂で
あり、島に相当する位置にエチレン−酢酸ビニール共重
合体があると考えられるが、鯵透圧等のわずかな内部応
力によって海−島間の接触面にずれが起り、イオンが通
過できる間隙が生成する。しかし乍ら、ポリオレフィン
等の樹脂は疎水性がつよいため肥料成分の自由な通過を
防げる傾向がある。本発明に於いて用いる界面活性剤の
作用は上言己の疎水孔を肥料成分が通過するに際し、相
互の親和性を高め通過し易くする潤滑剤の作用をするも
のと想定される。本発明に用いられる界面活性剤を一日
ＬＢ価で表わせばその目安は６〜２０であり、好ましい
範囲は９−１６である。

一般にＨＬＢ価が高すぎると樹脂との親和性が劣り、界
面活性剤を被膜内に均一に分散させることができないの
で効果が期待できない。またＨＬＢ価が低すぎる場合に
は肥料水溶液との親和性がなくなり被膜内に均一に分散
させても潤滑剤としての作用がない。これらの界面活性
剤は単独であっても混合物であっても用いることができ
るが、その使用量は樹脂組成物重量に対して０．０１〜
１の重量％の範囲が実用的であり、その範囲以下では潤
滑作用が期待できない。またそれ以上添加しても効果が
平衡に達して追加効果は明確でない。本発明に用いられ
界面活性剤としては （１｝ 非イオン性界面活性剤に属するものにＭ ポリ
オキシェチレンアルキルェーテル類、例えばポリオキシ
ェチレンラウリルェーテル（このポリオキシエチレンラ
ウリルエーテルのオキシェチレンのモル数が４〜１５の
ものが好ましい）。

（ロ）ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテル類
、例えばポリオキシェチレンオクチルフェニルェーテル
（このモル数が４〜２０のものが好ましい）。

し一 ポリエチレングラィコールと脂肪酸とのェステル
類、例えばラウリル酸モノェステル（このラウリン酸モ
ノェステルのポリエチレングライコールの分子量が２０
０〜１０００のものが好ましい）。

８ ポリオキシェチレンソルビタン脂肪酸モノェステル
類、例えばポリオキシェチレンソルビタンステアリン酸
ェステル（このポリオキシェチレンソルビタンステアリ
ン酸ェステルのオキシェチレンのモル数が２〜３０のも
のが好ましい）。■ ポリオキシェチレンアミン類また
はアマィド等がある。

｛２）イオン性界面活性剤に属するものに【ィ｝ 脂肪
酸塩類、例えばオレィン酸トリェタノールアミン。

【ｏ｝ 高級アルコールサルフェート類、例えばパルミ
チルサルフェートナトリウム塩。

し一 ジアルキルスルフオサクシネート類、例えばジエ
チルヘキシルスルフオサクシネートナトリウム塩。

〇 アルキルベンゼンスルフオン酸塩類、アルキルナフ
タリンスルフオン酸塩類、アルキル燐酸塩類、アルキル
アミン、アルキルオキシメチルピリジニウムクロラィド
等がある。

これらのうちポリオキシエチレンアルキルェーテル類、
ポリオキシェチレンアルキルフェニルェーテル類、ポリ
エチレングライコールと脂肪酸のェステル類級びポリオ
キシェチレンソルビタン脂肪酸モノェステル類が本発明
のために好ましい。本発明の溶出特性の具体例を示すと
次の通りである。

ポＩＪオレフィン樹脂として低密度ポリエチレンを用い
た場合、例えば酢酸ビニールを３の重量％含むエチレン
−酢酸ビニール共重合体をポリエチレンと等量混合し、
これに界面活性剤を樹脂全量の０．０１重量％加えた被
覆材で直径３側程度の粒状尿素を平均厚み２５叫こ被覆
した場合の２５ｑｏ水中熔出率が８０％に至る日数はお
よそ１００日間である。また酢酸ビニール４の重量％含
むものを同様に用いた場合の溶出速度は約２割程度遠く
なり、酢酸ビニール２の重量％含むものを同様に用いた
場合は３割程度遅くなる。本発明に於いて用いる界面活
性剤は溶出速度調節作用を有するがその効果の大略の目
安は樹脂組成物に対して１％添加すると溶出速度は約５
〜１０％遠くなる。

この界面活性剤の溶出速度に及ぼす効果はポリオレフィ
ン樹脂単独に界面活性剤を添加した場合よりも小さいが
多量使用しても保存中にクラツクが生ずる欠点はない。
この理由はポリオレフィン系樹脂単独の場合の界面活性
剤の熔出促進効果は微細なクラック生成に起因するが、
本発明の場合は前述の如く、微細な疎水孔を水溶液が通
過するに際し、潤滑剤の役割をするだけでクラック生成
がないためであると考えられる。本発明の被膜はポリオ
レフィン樹脂単独の場合とは異り、比較的柔軟性があり
、急激な温度変化や屋外保管等によって粒状肥料凹部の
剥離はなく、機械的衝撃につよく、長期保存性も良好で
ある。本発明の応用としてポリオレフィン類とエチレン
−酢酸ビニール共重合体の外にワックス類や本発明の粒
状肥料を製造する際に用いる溶剤に可溶な他の高分子重
合体やタルク、炭酸カルシウム、ケイ酸塩等の無機のフ
ィラーを本発明の目的が損なわれない範囲で用いること
ができる。本発明粒状肥料の製造方法は特開昭５０−９
９８５８に準じた方法で行うことができる。

即ち、使用する被覆材を炭化水素類または塩素化炭化水
素類の熱溶剤に溶解した溶液を粒状肥料に噴霧すると同
時に溶液がゼリー状にゲル化する時間的余裕を与えず瞬
間乾燥することにより得られる。瞬時乾燥の条件は粒子
温度３０ｏｏ以上好ましくは５０ｑｏ以上の乾燥熱風流
中で、好ましくは風速１５ｍ／秒以上で、樹脂溶液を肥
料粒子上に噴霧添加することである。また被覆用樹脂溶
液の粘度は４比ｐ以下好ましくは２比ｐ以下がよい。も
しタルク等のフイラ−を入れる場合は高分子重合体の連
続相を損なわない様に均一に添加する必要がある。これ
らのフィラーを被覆液に入れて用いる場合は均一性を損
なわない様に損拝する必要がある。また特関昭５３−９
８２６５に示された様に特殊な装置を用いて乾燥用熱風
にフィラーを均一に分散することによっても可能である
。実施例 １ 本実施例では各種の被覆粒状肥料の綾出特性および保存
性を比較するためのサンプルの製造法を示す。

本発明を実施するための装置としては瞬間乾燥の条件を
得るために噴流被覆装置を用いた。第１図は本実施例に
於いて用いた噴流被覆装置を示す。１は噴流塔で塔径２
５仇松、高さ２００仇岬、空気噴出口径は５仇舷、で肥
料投入口２、排ガス噴出口３を有する。

噴流用空気はプロアー１０から送られ、オリフィス流量
計９、熱交換器８を経て噴流塔に至るが、流量は流量計
、温度は熱交換器で管理され、排ガスは排出口から搭外
に導かれる。被覆処理に供する粒状肥料は肥料投入口か
ら所定の熱風を通し乍ら投入し、噴流を形成させる。熱
風温度はＴ，、被覆覆粒子温度はＴ２、排ガス温度はＴ
３で検出される。被覆処理はＴ２が所定の温度になって
から被覆液を流体ノズル４を通して噂霧状で噴流に向っ
て吹き付ける。被覆液調製は液タンク１１に所定量の被
覆材と溶材を入れ、溶剤の沸点近くで蝿拝しながら行い
、被覆操作中温度、凝梓を保持する。被覆液はポンプ５
によってノズルに供給されるが、この系は温度を保持す
るための充分な保温をしておく。所定の被覆液を供給し
たらポンプを止めた後ブロアーをとめる。被覆された肥
料は抜出口７から取り出される。なお本実施例では何れ
も下記の基本条件を保持して粒状肥料の被覆を行った。
流体ノズル：−流体用、フルコーン型関口０．８肌熱風
量：４あ′ｍｉｎ熱風温度：１００００ 肥料の種類：５−７ｍｅｓｈの粒状尿素 肥料投入量：１０ｋ９ 被覆液濃度：固形分５重量％ 〃 供給量：０．５ｋ９／ｍｉｎ 被覆時間：２の分 被覆率（対肥料）：５．の重量％（但し界面活性剤分は
上乗せ）溶剤：テトラクロルェチレン 施例 ２ 本実施例では肥料の被覆材にポリエチレンとェチレン酢
酸ビニール共重合体の混合物を用い、その混合率を種々
変化して渚出遊度が調節できることを示す。

第１表は実施例１に示す方法によって調製したポリエチ
レンと酢酸ビニール３の重量％含むエチレン酢酸ビニー
ル共重合体の種々の混合割合からなる樹脂組成に対し０
．０１重量％の非イオン系界面活性剤（ヘキサオキシェ
チレン−ｎーノニルフェニルェーテル）を分散した被膜
で被覆した尿素の被膜組成と尿素８０％溶出するに要し
た日数を示したものである。

１表 なお尿素８０％熔出するに要する日数は次の様にして求
めた。

被覆品１０夕を２００の‘の水中に浸潰し２５ｏｏの恒
温室に静暦し１０日毎に全量の水を更新する。取替えた
水中に含まれる尿素を分析し１０日間の熔出率を求める
。このデータを使い、機軸に日数、縦軸に累計熔出率を
取り、曲線（溶出速度曲線）を作成し累計港出率が８０
％に相当する日数を求めた。この実施例からエチレン−
酢酸ビニール共重合体を混合して広範囲に溶出日数の異
るものが得られることがわかる。

更に追加説明をすると本実施例で調製したサンプルの１
０日目の水中熔出率は何れも２％以下であったが、参考
例として行ったポリエチレン４０エチレン酢酸ビニール
共重合体６０の混合率のものは１０日目ですでに２０％
も溶出した。

このことはエチレン−酢酸ビニール共重合体が６の重量
％を越えると完全に被覆いこくいことを示している。実
施例 ３ 本実施例では一定比率のポリエチレンとェチレン酢酸ビ
ニール共重合体の樹脂組成に対し、実施例２と同一の界
面活性剤を０．０１重量％分散して被覆するに際し、エ
チレン酢酸ビニール中の酢酸ビニール舎量をかえた場合
の尿素の綾出速度の変化を示す。

第２表に結果を示す。第２表この結果よりエチレン酢酸
ビニールの酢酸ビニール舎量を３の重量％より４の重量
％にすると溶出所要日数は約８０％に、２０重量％にす
ると約１３０％になることがわかる。

酢酸ビニール含量１５重量％以下では溶出速度調製のた
めには効果が大きすぎるようである。（酢酸ビニール舎
量は多すぎると粘着性が増大する）実施例 ４ 本実施例では一定比率及び組成のポリエチレンーェチレ
ン酢酸ビニールの樹脂組成に対し、実施例２と同一の界
面活性剤を０．２〜１０重量％分散した樹脂溶液で尿素
を被覆した場合の溶出速度の変化を示す。

第３表に結果を示す。第３表 この結果より界面活性剤を樹脂に対し１重量％添加する
と、５〜１０％程度の溶出期間の短縮が認められた。

（界面活性剤は多すぎると貯蔵安定性が悪くなる。

）実施例 ５ 本実施例では保存性良否の確認例を示す。

第４表は実施例１の方法によって調製した被覆粒状尿素
の製造直後と２年間５００タ入の瓶に密封保存したサン
プルの２５ｏｏ水中３日間の溶出率を示したものである
。第４表 水中溶出試験：サンプル１０夕を２００汎‘水中、５回
線返しの平均値ＰＥ：低密度ポリエチレンＭ１２０ ＥＶＡ：エチレン−酢酸ビニール共重合体、（酢酸ビニ
ール３３重量％）ＳＡ：界面活性剤オクタオキシェチレ
ン−ｎ−ノニルフエニルエーテル被膜組成：樹脂組成は
ＰＥとＥＶＡ、ＳＡは樹脂に対する％で樹脂に上乗せし
た数字を示す。

第４表のＮｏ．１、２は３日後の水中溶出率が２年間保
存したことにより著しく増加しており被膜に欠陥部が生
じたことを示している。

ＮＯ．３〜６は熔出率の変化がなく経時変化がないこと
を示している。欠陥部がどの様なものであるかを確認す
るために、１０雌泣の肥料を発色液に１び分間浸潰して
からアルコールを用いて表面に付着した発色液を洗って
１粒づっ拡大鏡を用いて観察たところ被膜欠陥部は何れ
も内部に浸透した発色液で着色しており容易にその位置
が判別でき、欠陥の形は何れも１〜２側程度のヘアクラ
ツクであった。Ｎｏ．１は１勝泣、ＮＯ．２は１鎌雛こ
ヘアクラックが認められたがそれ以外の粒子には認めら
れなかった。Ｎｏ．３〜６ではこの様な亀裂は認められ
なかった。なお発色液はｐージメチルアミノベンズアル
デヒド２０夕、濃塩酸１００の‘をアルコールに溶かし
１夕としたもので尿素と反応して黄色に着色するもので
ある。

以上初期溶出率と拡大鏡による観察の結果Ｎｏ．１、２
は保存中に亀裂が生成したがＮｏ．３〜６は生成しない
ものであると判定した。

実施例 ６ 本実施例はさらに広範囲の被覆組成の保存安定性の試験
結果を示す。

第２図は実施例５の手法で２年間室温放置した場合の保
存安定性の試験結果である。図から明らかな様にエチレ
ン−酢酸ビニール共重合体の量が増加すると一般に保存
安定性が改善されることがわかる。ここで被膜組成：Ｐ
Ｅ十ＥＶＡ十ＳＡ被覆率：ＰＥ＋ＥＶＡが５重量％に設
定 ＥＶＡ％：（ＥＶＡ／ＰＥ＋ＥＶＡ）ｘｌｏｏ（重量基
準）ＳＡ％：（ＳＡ／ＰＥ十ＥＶＡ）ｘｌｏｏ（重量基
準）ＰＥ：低密度ポリエチレン（Ｍ１２０）ＥＶＡ：エ
チレン酢酸ビニール共重合体（Ｍ１２８、酢酸ビニール
３３重量％）である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いられる製造装置の一態様を示し
、第２図は、実施例４の試験結果を示す図である。 １・・・・・・噴流塔、２・・・・・・肥料投入口、３
・…・・排ガス噴出口、４・・・…流体ノズル、５…・
・・（被覆液供給用）ポンプ、７・・・・・・（被覆肥
料）抜出口、８・・・・・・熱交換器、９・・・・・・
オリフィス流量計、１０・・・・・・ブロアー、１１・
・・・・・（被覆液調製用）液タンク、Ｔ．・…・・熱
風温度計、Ｔ２・・・・・・被覆粒子用温度計、Ｔ３・
・・・・・排ガス温度計。 ÷ヒノ 鞠 矛之図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリオレフイン系樹脂と酢酸ビニール含有量２０〜
   ４０重量％のエチレン−酢酸ビニール共重合体との混合
   物よりなり、且つ該混合物中のエチレン−酢酸ビニール
   共重合体の含有量が少くとも１０重量％である樹脂混合
   物を主成分とし、該主成分に、更に、該主成分の０．０
   １〜１０重量％の界面活性剤を添加分散せしめた被覆材
   料で完全に被覆された粒状肥料。 ２ ポリオレフイン系樹脂と酢酸ビニール含有量２０〜
   ４０重量％のエチレン−酢酸ビニール共重合体との混合
   物よりなり、且つ該混合物中のエチレン−酢酸ビニール
   共重合体の含有量が少くとも１０重量％である樹脂混合
   物を主成分とし、該主成分に、更に、該主成分の０．０
   １〜１０重量％の界面活性剤を添加分散せしめた被覆材
   料を溶剤に加えて得られた溶液を３０℃以上で、且つ被
   覆された肥料粒子が融着しない温度範囲に保持された肥
   料粒子に噴霧すると同時に、上記樹脂溶液が噴霧された
   肥料粒子に対して１５ｍ／ｓｅｃ以上の高速熱風流を当
   て、上記溶液がゼリー状にゲル化する時間的余裕を与え
   ずに瞬時に乾燥することを特徴とする上記樹脂被覆材で
   被覆された肥料の製造方法。