JPH0461840B2

JPH0461840B2 -

Info

Publication number: JPH0461840B2
Application number: JP61255980A
Authority: JP
Inventors: Sokyu Bun; Jinkan Go; Kokon Kin; Heiki Ra
Original assignee: KANKOKU KAGAKU GIJUTSU KENKYUSHO
Current assignee: KANKOKU KAGAKU GIJUTSU KENKYUSHO
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1992-10-02
Also published as: JPS63112484A

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は二重被覆型持続性肥料及びその製造方
法に関し、さらに詳しくは、ケイ酸塩又はケイ酸
エステルからなる一次被覆及び高分子ラテツクス
からなる二次被膜を粒状肥料に施すことにより、
水透過性を減少せしめて肥料成分の水中溶出速度
を顕著に低下させた二重被覆型持続性肥料及びそ
の製造方法に関する。（従来の技術）今日では農業技術の発達により営農の機械化が
促進されており、唯一度の施肥のみで作物の全生
育期間にわたつて肥料成分を連続的に供給できる
ことが要求されている。このような持続性肥料の
開発によつて施肥のための労働力を大幅に軽減で
きるばかりでなく、施肥後の肥料の流出量を減少
せしめることができる。かかる持続性肥料は従来から種々開発され市販
されているが、これら従来の持続性肥料の一般的
形態は次の３種に大きく分類することができる。 (1) 肥料成分を他の物質と化学反応させておき、
施肥後肥料成分が徐々に加水分解され、放出さ
れるようにした化学反応型。 (2) 肥料成分を他の物質と物理的に混合させてお
き、施肥後粒子の組織を通じて肥料成分が徐々
に溶出されるようにした物理的混合型。 (3) 肥料粒子の表面を薄い被膜で被覆しておき、
施肥後肥料成分がその被膜を通して徐々に拡散
放出されるようにした被覆型。化学反応型に属する持続性肥料の代表例として
は、米国特許第2592809号及び第3322528号等に開
示されたものがあるが、これらの肥料は、その製
造工程が煩雑で、均一な製品を得るのが難しく、
製品価格が高くなるという問題点がある。物理的混合型に属する持続性肥料の例として
は、特公昭49−41150号及び昭49−24752号等に開
示されたものを挙げることができるが、これらの
肥料はその製造工程が簡便であるという長所があ
る反面、肥料の有効成分以外の不必要な異物質を
含有するために肥料の有効成分量の相対的な低下
をきたす。このため、肥料の有効成分量あたりの
製品価格が上昇するという問題点があり、広く実
用化されてはいない。一方、被覆型に属する持続性肥料は、少量の被
覆物質を使用しても大きな持続性効果を得ること
ができる。また、被膜の厚さ、被膜に適当な添加
剤を包含せしめたり、得られた被覆型肥料をさら
に後処理すること等によつて肥料の溶出速度を容
易に調節することができるので最も活発に研究開
発が進んでいる肥料の形態であるということがで
きる。被覆型に属する代表的な肥料は、米国のア
ーチヤー・ダニエルズ・ミツドランド・カンパニ
ー（Archer Daniels Midland Company）で開
発されたオスモコート（Osmocote ）（米国特
許第3223518号）であるが、これはジシクロペン
タジエン−グリセルロールエステル共重合体を主
成分とする被覆物質で尿素粒子を複数層に被覆し
たもので、その製品の性質は良好である。しか
し、特殊な高分子化合物を使用しなければならな
いために被覆物質の価格が高く、そのうえ、多重
被覆工程を経なければならないので製品のコスト
が高くなるという欠点がある。さらに重要な欠点
としては、被覆工程に使用する有機溶媒の回収作
業が複雑かつ困難であるので、未回収溶媒による
製品価格の上昇及び環境汚染問題を誘発する恐れ
があるという点である。また、日本の窒素旭肥料
株式会社のニユートリコートは、オレフイン系
高分子を高温の有機溶媒に溶解した溶液を肥料粒
子に噴霧して被覆した肥料であるが、この製品も
また使用した有機溶媒の回収に困難がある。一方、米国のテネシー峡谷庁（T.V.A.）で開
発された硫黄被覆尿素（SCU：Sulfur Coated
Urea）は、予熱された尿素粒子の上に硫黄を噴
霧した後、ワツクス類の密封剤で硫黄に発生した
亀裂等を充填して完成させた製品である。この製
品は被覆材料として廉価な硫黄を使用しているこ
とから製品の価格が低廉であるという長所はある
が、密封剤として使用したワツクスが土壌中の微
生物によつて分解されるため、それに伴つて肥料
の溶出速度が速くなり、土壌中に硫黄が蓄積して
土壌の酸性化を促進するという問題点がある。（発明が解決しようとする問題点）既述のようにこれまでに開発された被覆型持続
性肥料は種々の問題点を有している。また、施肥後の肥料の効果の持続性調節のため
にはいろいろな工夫がなされている。例えば、ニ
ユートリコート（韓国特許公告第84−2204号）
の場合には、肥料の水中溶出速度を調節するため
に適当量の滑石粉末を被膜に含ませているが、無
機物質である滑石が高分子溶液中にうまく分散し
ない問題があり、一方、硫黄被覆尿素（SCU）
の場合には、被覆量を変えて溶出速度を調節する
が、この場合、製品によつては肥料の含量が変化
する問題がある。本発明者らは水溶性で廉価なケイ酸塩を被覆材
料に使用し、持続性肥料を製造する技術を開発し
て米国特許第4493725号で公開した。しかし、ケ
イ酸塩単独の被覆だけでは長期間持続する肥料を
製造することができない。そこで、ケイ酸塩被覆
層上にラテツクスを追加被覆する技術を開発し、
持続性の問題を解決しようとした。一方、ケイ酸塩又はケイ酸エステルで一次被覆
を行うことなくラテツクス単独で被覆肥料を製造
することができるかどうかを検討したところ、ラ
テツクスを肥料に直接噴霧して被覆する場合に使
用する乾燥熱風の温度が高すぎると（60℃以上）、
大部分のラテツクスの粘性が顕著になり、肥料粒
子同志が互いに接着するので被覆が不可能にな
る。反対にラテツクスの粘性を低下させるために
乾燥熱風の温度を低くすると水が完全に蒸発しな
いで肥料粒子の中に浸透して肥料強度が弱くな
り、貯蔵時に肥料が瓦解する現象が発生しやす
い。したがつて、一次被覆なしにラテツクスだけ
を単独で肥料粒子に被覆する場合には、技術的に
相当な問題があるという事実が明らかになつた。このように種々の検討を行つた結果本発明に到
達した。（問題点を解決するための手段）本発明の二重被覆型持続性肥料は粒状肥料表面
にケイ酸塩又はケイ酸エステルからなる一次被膜
及びその上に施された高分子ラテツクスからなる
二次被膜を有するものである。本発明の二重被覆型持続性肥料の製造方法は、
濃度が10〜38重量％のケイ酸塩又はケイ酸エステ
ル水溶液を肥料に噴霧後乾燥して一次被膜を形成
する工程と、この一次被膜に固体成分が５〜20重
量％の高分子ラテツクス懸濁液を噴霧後乾燥して
一様な二次被膜を形成する工程からなる。本発明を実施するにあたつて用いられる肥料
は、尿素肥料、複合肥料等であり、その成分には
こだわらず多くの種類の肥料を用いることができ
るが、その大きさが小さ過ぎない粒子型のものが
よい。角張つた形態や大変不規則な形態のものよ
り、粒径約１mm以上の球状または球状に近い形態
の粒子の方が好ましい。本発明に用いられるケイ酸塩又はケイ酸エステ
ルの例としてはケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウ
ム、ケイ酸カリウム及びケイ酸エチルがある。ケイ酸ナトリウムを使用する場合、ケイ酸ナト
リウムは二酸化ケイ素と酸化ナトリウムの反応水
溶液から得られ、そのときの二酸化ケイ素と酸化
ナトリウムの重量比が3.3−3.4であることが好ま
しい。ケイ酸塩又はケイ酸エステルは、粒状肥料100
重量部に対して１〜10重量部の割合で被覆する。一般にケイ酸塩は水溶性であるが、高温での乾
燥熱風下でも粒子同志が接着する現象を起こさな
いので、肥料粒子表面への瞬間的被覆が可能であ
り、被覆後の肥料粒子の強度は、被覆前の強度と
大差はない。また、上記ケイ酸塩は粘着性が良好
であるので、表面の粗い肥料粒子の場合でもその
全表面にきずのないガラス玉の様に滑らかな被膜
を形成することができる。本発明に用いられる高分子ラテツクスとは、不
溶性高分子化合物からなる固体成分が、水に均一
に分散された状態となつている乳濁液をいうもの
であつて、原則としていかなる種類のラテツクス
でも使用可能であるが、特に被覆時に粘度が低
く、被膜の水浸透性が低いものが好ましい。その
ような例としては、天然ラテツクス、スチレン−
ブタジエン共重合体ラテツクス、アクリロニトリ
ル−ブタジエン共重合体ラテツクス、アクリロニ
トリル−ブタジエン−スチレン共重合体ラテツク
ス、スチレン−２−エチルヘキシルアクリレート
−アクリロニトリル共重合体ラテツクス、アクリ
ル系共重合体ラテツクス、クロロプレン系共重合
体ラテツクス、酢酸ビニル系共重合体ラテツク
ス、イソプレン系共重合体ラテツクス、塩化ビニ
ル系共重合体ラテツクス、塩化ビニリデン系共重
合体ラテツクスがあり、これらの化合物を単独で
も、又は２種以上混合して使用することも可能で
ある。その他に、高分子物性を良くするために硬
化剤を添加することもある。ラテツクスは固体成分が５〜20重量％のものを
使用し、好ましくは10〜15重量％のものを使用す
る。また、ラテツクスは粒状肥料100重量部に対し
て１〜10重量部の割合で被覆する。なお、水を溶媒とすることのできる水溶性高分
子化合物であるポリビニルアルコール、カルボキ
シメチルセルロース等を二次被覆物質として使用
した場合には被覆途中で肥料粒子同志が接着する
現象が甚だしく生じるため好ましくない。本発明を実施するにあたつては次のような方法
が用いられる。このとき、後述する流動層型被覆
装置を用いることができる。まず、第１工程としては、ケイ酸塩又はケイ酸
エステルの濃度が10〜38重量％、望ましくは25〜
30重量％である水溶液を直径が0.1〜2.0cmである
肥料粒子の表面に噴霧して一次被膜を形成する。
第３図に示した流動層型被覆装置を、使用する場
合の工程条件としては、肥料500ｇに対してケイ
酸塩又はケイ酸エステル水溶液の供給速度が２〜
20ml／分、好ましくは５〜10ml／分、空気混合噴
霧ノズルの空気圧が0.2〜５Kg／cm²、好ましくは
0.5〜１Kg／cm²、乾燥空気温度が20〜100℃、好ま
しくは60〜80℃とする。なお、濃度10〜38重量％のケイ酸塩又はケイ酸
エステル水溶液を肥料500ｇに対して供給速度２
〜20ml／分で10〜150分間肥料に噴霧した時にケ
イ酸塩又はケイ酸エステルの被覆量が肥料100重
量部に対して１〜10重量部となる。ここで、工程条件は各々が独立的な変数でな
く、互いに影響し合うものである。たとえば、乾
燥空気の温度を高くすれば溶液の濃度は、低くし
ても良い。また、被覆工程中乾燥空気の温度を一
定に維持するより、初期の温度は高くそれから漸
次低くするのが初期の水の蒸発により有利であ
る。さらに続く二次被覆の工程に先立つて、約30
分程度追加して乾燥空気を吹き込み、ケイ酸塩又
はケイ酸エステルの一次被膜の完全乾燥を図るの
が望ましい。次に第２工程として、固体成分が５〜20重量
％、望ましくは10〜15重量％のラテツクス懸濁液
を、第１工程と同様の第３図に示した流動層型被
覆装置を使用して第１工程を終了した肥料粒子に
二次被覆する。この時の工程条件はラテツクスの
種類に従つて最適の条件を選定する必要がある。
ラテツクス被覆の終了した肥料粒子は粒子間の接
着を防止するために、乾燥前に滑石タルク）やカ
オリン等の無機鉱物質を肥料に対して0.1〜２重
量％、望ましくは0.5〜１重量％撒布するか、硝
酸亜鉛のような金属塩の水溶液を同じく0.1〜２
重量％、好ましくは0.5〜１重量％撒布しても良
い。また、形成した被膜を完全なものにするため
50〜100℃、好ましくは70〜80℃の温度で10分〜
120分、好ましくは30〜60分間熱処理すると良い。なお、固体成分が５〜20重量％のラテツクス懸
濁液を肥料500ｇに対して供給速度２〜20ml／分
で20〜200分間肥料に噴霧した時にラテツクスの
被覆量が肥料100重量部に対して１〜10重量部と
なる。本発明に利用することのできる流動層型被覆装
置の概要を第３図に示した。まず、被覆する肥料
粒子１は流動被覆装置本体２の流動床１２に投入
される。続いて、被覆溶液容器３から供給ポンプ
４を経由して供給される被覆溶液が流動被覆装置
本体２の底部に備えられたノズル５を通じて流動
被覆装置本体２の内部に上向き噴出される。この
被覆溶液の供給時には、圧縮空気が圧力調節バル
ブ６を通じて上記ノズル５に同時に供給される。
圧縮空気の供給圧力は圧力計７によつて制御する
ことができる。この時、空気導入口８を通じて導
入され熱交換器９によつて所定の温度に熱交換さ
れた空気が肥料粒子を流動させ、被覆終了後の肥
料粒子上の水分を除去乾燥させることができる。
流動被覆装置本体２内に導入された空気は排気装
置１０を通じて外部に排出される。１１は肥料粒
子１が排気される空気と共に出ないようにするた
めのろ過網である。この流動層被覆装置は第１の工程及び第２の工
程に同一のものを使用することは可能であるが、
通常各工程において別の装置を使用するのが良
い。［発明の効果］以上のようにして製造した本発明の二重被覆型
持続性肥料は溶媒として水を使用しているので、
高分子被膜法で必要な高分子を溶媒に溶かす装
置、加熱された高分子溶液を供給する装置及び被
覆液を噴霧後蒸発した溶媒を回収する装置等を具
備する必要がなく製造工程が簡単でかつ廉価であ
る。さらに、ケイ酸塩又はケイ酸エステルの一次
被膜にラテツクスで一様に二次被覆されているの
で形成された被膜も均一で表面にピンホールがな
く、施肥後も長期間肥効が持続する。これは、ラ
テツクスの二次被覆時に一次被膜中の蒸発しきれ
なかつた水分が完全に乾燥され、肥料粒子中に浸
透することを防ぐ障壁役割をするためであると考
えられる。また、一次被覆後には一次被膜上に各種のラテ
ツクス被覆が可能であるので、所望の持続性肥料
を得るために種々のラテツクスを任意に使用する
ことができる。特にラテツクスを単独で使用する
のでなく、何種類かのラテツクスを混合して使用
することにより、持続性肥料の耐熱性、耐衝撃
性、耐候性及び水中溶出速度等を任意に変化させ
ることができるので、有機溶媒に高分子化合物を
溶解させて噴霧被覆する既存の方法よりさらに多
様な製品を得ることができる。（実施例）以下、実施例により本発明を更に詳しく説明す
る。実施例１流動層型被覆装置（Uni−Glatt、日本国、大
川原製作所）内に粒径が３〜５mmである球状尿素
肥料を500ｇ入れ、導入空気量を２m³／分、乾燥
空気温度を70℃に維持して流動化しながら10分間
予熱した。予熱終了後、濃度25重量％のケイ酸ナ
トリウム水溶液90mlをポンプを通じて５ml／分の
流量で流動被覆装置本体内に18分間供給する。こ
の時のノズル圧0.1Kg／cm²で、70℃の熱風を3.2
m³／分で供給し、噴霧・被覆及び乾燥が同時にな
されるようにした。ここで使用したケイ酸ナトリウム水溶液は、二
酸化ケイ素と酸化ナトリウムの重量比が3.4で濃
度が38重量％である市販のケイ酸ナトリウム水溶
液を、水で希釈して25重量％水溶液に調製した。ケイ酸ナトリウムの被覆が完結したら流動層の
温度を40℃に下げて流動化状態で10分間追加乾燥
した。ケイ酸ナトリウムの被覆収率は84〜86％で
あり、被覆途中で粒子等が固まる現象が全くな
く、各々の肥料粒子は滑らかで透明な被膜で完全
に被覆できた。次に上記の一次被覆が完了した肥料粒子500ｇ
を流動被覆装置本体内に入れ、組成がスチレンと
２−エチルヘキシルアクリレートの共重合体でそ
のモル比が1.5の固体成分が10重量％になるよう
に希釈したラテツクス懸濁液250mlを徐々に撹拌
しながら５ml／分の流量、１Kg／cm²のノズル空気
圧で50分間流動層に供給し噴霧した。それと同時
に40℃の熱風を3.2m³／分で供給することにより
ラテツクス懸濁液の噴霧被覆及び乾燥が同時に行
なわれるようにした。被覆の完了した肥料のラテ
ツクス被覆収率が86〜89％であり、ラテツクス被
覆量が肥料の重さの15％以上になつても粒子同志
が固まる現象がなく均一に被覆できた。試験例１実施例１の方法に準じて、ケイ酸ナトリウムで
一次被覆する時にはそれぞれ、濃度25重量％のケ
イ酸ナトリウム水溶液50〜150mlをノズル圧0.1
Kg／cm²、流量５ml／分、供給時間10〜30分、熱風
温度70℃および熱風流量3.2m³／分の条件で、ま
た、ラテツクスによる二次被覆の時にはそれぞれ
濃度10重量％のラテツクス懸濁液200〜350mlをノ
ズル圧１Kg／cm²、流量５ml／分、供給時間40〜70
分、熱風温度40℃および熱風流量3.2m³／分の条
件で種々の被覆量になるように製造した各二重被
覆型持続性肥料と、ケイ酸塩又はケイ酸エステル
の一次被覆なしにラテツクスの被覆のみを実施例
１の方法に準じて行なつたものと肥料（尿素）の
水中溶出率を比較した。その結果を表１に示し
た。ケイ酸塩一次被膜のない、ラテツクスだけを肥
料に直接被覆したものでは、被覆途中で肥料の水
分を吸収してしまうので、肥料の表面が溶解し、
ラテツクス被覆中に肥料成分が含まれていた。こ
れに反してケイ酸塩一次被覆のなされた肥料はラ
テツクス被覆中に肥料の溶解とか瓦解現象が全く
みられず均一なラテツクス被膜を作ることがで
き、肥料の溶出速度調節能力も著しく改善され
た。一方、ケイ酸塩の一次被覆量を増加させるこ
とで肥料の溶出速度を任意に遅延させることがで
きることも明らかになつた。なお、この場合40℃の水中における肥料の溶出
率を測定しているが、肥料を実際に常温（25℃）
で使用する場合には溶出速度は1/2〜1/3に緩和さ
れるので、これより２〜３倍長く肥効が持続する
と考えられる。

【表】実施例２実施例１と同様にしてケイ酸ナトリウムで一次
被覆された尿素肥料粒子500ｇを実施例１の方法
に従い次のようなラテツクス懸濁液で二次被覆し
た。

【表】使用するラテツクス溶液は133.3ｇで固体成分
は13％になるように希釈しており、被覆温度は55
℃とした。被覆途中でも被覆完了後の停滞状態で
も肥料粒子間の接着は全くみられなかつた。試験例２実施例２において(A)〜(E)５種のラテツクスで被
覆した二重被覆型持続性肥料の水中溶出率を比較
し、その結果を表２に示した。塩化ビニルと塩化ビニリデン化合物ラテツクス
被覆の肥料は水中でほとんど膨らまない性質を示
し、特に塩化ビニリデン−塩化ビニル−アクリレ
ート共重合体ラテツクスの被膜は浸透性が極めて
小さく、表２に示したように効果的な肥料溶出率
調節能力を示した。

【表】実施例３実施例１と同様にしてケイ酸塩ナトリウで一次
被覆された尿素肥料粒子500ｇを実施例１の方法
に従い、次のようなラテツクスを２種以上混合し
た懸濁液で二次被覆した。この混合ラテツクス溶液は固体成分が10％にな
るように希釈したものを250ｇ使用した。

【表】

【表】試験例３実施例３において各種ラテツクス混合懸濁液で
被覆した二重被覆型持続性肥料の水中溶出率を比
較したところ表３のようになつた。異物質間の分散性が良く、噴霧・被覆時に均一
な被膜を形成することができ、混合ラテツクスの
種類及び混合比によつて被覆肥料の溶出形態曲線
を任意に変化させることのできる効果があつた。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図のａは本発明の方法によつて被覆した粒
状肥料の断面模式図であり、ｂはａの部分拡大断
面図である。Ｆ；肥料粒子層、Ｓ；ケイ酸塩又はケイ酸エス
テル層、Ｌ；ラテツクス層。第２図のａ，ｂ，ｃ及びｄは本発明の方法によ
つて被覆した被膜の形成過程を示す模式図であ
り、ａ，ｂ及びｃは水が蒸発するに従いラテツク
スの高分子の粒子が緻密な膜を形成する過程を、
ｄは充分に乾燥した後に緻密なラテツクス粒子の
境界が消失した状態を示している。第３図は本発
明で肥料粒子の被覆に使用した流動層型被覆装置
の概要図である。１；肥料粒子、２；流動被覆装置本体、３；被
覆溶液容器、４；供給ポンプ、５；ノズル、６；
圧力調節バルブ、７；圧力計、８；空気導入口、
９；熱交換器、１０；排気装置、１１；ろ過網、
１２；流動床。

Claims

【特許請求の範囲】１粒状肥料表面に、ケイ酸塩又はケイ酸エステ
ルからなる一次被膜及び高分子ラテツクスからな
る二次被膜を有することを特徴とする二重被覆型
持続性肥料。２ケイ酸塩又はケイ酸エステル及び高分子ラテ
ツクスの割合が、粒状肥料100重量部に対して、
それぞれ、１〜10重量部である特許請求の範囲第
１項記載の二重被覆型持続性肥料。３ケイ酸塩又はケイ酸エステルが、ケイ酸ナト
リウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウム及びケ
イ酸エチルからなる群より選ばれた少くとも一種
からなる特許請求の範囲第１項記載の二重被覆型
持続性肥料。４高分子ラテツクスが、天然ラテツクス、スチ
レン−ブタジエン共重合体ラテツクス、アクリロ
ニトリル−ブタジエン共重合体ラテツクス、アク
リロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体ラ
テツクス、スチレン−２−エチルヘキシルアクリ
レート−アクリロニトリル共重合体ラテツクス、
アクリル系共重合体ラテツクス、クロロプレン系
共重合体ラテツクス、酢酸ビニル系共重合体ラテ
ツクス、イソプレン系共重合体ラテツクス、塩化
ビニル系共重合体ラテツクス、塩化ビニリデン系
共重合体ラテツクスからなる群より選ばれた１種
又は２種以上からなる特許請求の範囲第１項記載
の二重被覆型持続性肥料。５濃度が10〜38重量％のケイ酸塩又はケイ酸エ
ステル水溶液を肥料に噴霧後乾燥して一次被膜を
形成する工程と、この一次被膜に固体成分が５〜
20重量％の高分子ラテツクス懸濁液を噴霧後乾燥
して一様な二次被膜を形成する工程からなること
を特徴とする二重被覆型持続性肥料の構造方法。６ケイ酸塩又はケイ酸エステルの水溶液の濃度
が25〜30重量％である特許請求の範囲第５項記載
の方法。７高分子ラテツクス懸濁液の固体成分が10〜15
重量％である特許請求の範囲第５項記載の方法。８ケイ酸塩又はケイ酸エステルの水溶液を肥料
に噴霧し一次被膜を形成する工程を、肥料500ｇ
に対して該ケイ酸塩又はケイ酸エステル水溶液の
供給速度が２〜20ml／分、噴霧ノズル圧が0.1〜
５Kg／cm²及び乾燥空気温度が20〜100℃である条
件下で行なう特許請求の範囲第５項記載の方法。９ケイ酸塩又はケイ酸エステル水溶液の供給速
度が５〜10ml／分、噴霧ノズル圧が0.5〜１Kg／
cm²及び乾燥空気温度が60〜80℃である特許請求の
範囲第８項記載の方法。