JPH07500560A - 膜被覆された肥料粒状物の製造法 - 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】 膜被覆された肥料粒状物の製造法 本発明は、必要に応じた植物の栄養のための膜被覆された肥料粒状物の製造法に 関する。

現代の環境に応じかつ必要に則した植物の栄養は、今日では、ますます、栄養素 の化学的変性または可溶性の肥料粒状物の被覆によって特徴付けられる長時間の 施肥に支えられている。

被覆された長時間の施肥は、多数の特許明細書に記載されている。従って、就中 、被覆材として尿素ホルムアルデヒド樹脂、ＰＥ、ＰＰ、アルキド樹脂、エポキ シド樹脂および最近のポリウレタン樹脂が参照される（例えば、ドイツ連邦共和 国特許第３５４４４５１号明細書、米国特許第３２６４０８８号明細書、英国特 許第１０１１４６３号明細書、欧州特許第０２７６１７９号明細書、ドイツ連邦 共和国特許第２８３３４　’５１３号明細書、米国特許第３２２３５１８号明細 書、オランダ国特許第１２９２７９号明細書）、記載された系を用いて、多少な りとも、栄養素の放出を時間的に変性することが達成され、その結果、より短い かまたはより長い栽培時間のための放出時間を実現できる。

公知方法の場合の欠点は、必要に則した植物の栄養についての問題（Ｐａｒａｍ ｅｔｅｒ）　、例えば個々の粒層の均質性、物理的負荷能力（ｐｈｙｓｉｋａｌ ｉｓｃｈ　Ｂｅ１ａｓｔｂａｒｋｅｉｔ）、耐雷性（Ｆｒｏｓｔｕｎｅｍｐｆｉ ｎｄｌｉｃｈｋｅｉｔ）が、これまでは、解決することができなかったかまたは 不完全にしか解決できなかったことである。就中、これまで、特殊な塩混合物か ら個々の栄養素の放出を、例えばカリウムが窒素に比べて著しく緩慢に放出され るような程度に制御することは達成されていない。

本発明の課題は、公知の欠点を克服することである。

ところで、個々の粒層の十分に高い均質性の場合に、物理的に負荷可能な耐雷性 の粒状物を得、この粒状物から、フィックの拡散の法則の範囲内で進行する栄養 素の放出を意図的に遅らせる経済的で工業的製造方法が見出された。

高い機械的負荷能力の達成のための本質的な前提条体は、肥料粒状物に使用され る場合に、機械的性質を完全に引き立てるような高度に負荷可能な被覆材料を選 択することである。

アミン触媒を介して極めて短時間に硬化可能であるような（ドイツ連邦共和国特 許第３５４４４５１号明細書を参照のこと）溶剤不含の、室温で加工可能な二成 分ポリウレタン樹脂系は、本発明による被覆に適当なものであることが判明した 。

本発明による被覆過程は、特殊な内蔵物を有するドラム中で実施される。一方で は、特別に形成された混合用プロペラが、混合物の均質性を保証し、他方では、 空気通路が、粒状物床を強力に通気することができるように、粒状物床中に通じ ている。この反応は、密閉系中で行なわれる。

前記被覆過程のための粒状物は、十分に球形で、塵埃に乏しく、耐摩耗性で、破 壊に強くなければならず、かつ該粒状物中に含有されている栄養素は、十分に可 溶性でなければならない。該粒状物の狭い粒子スペクトル（Ｋｏｒｎｓｐｅｋｔ ｒｕｍ　）は、好ましいものであり、この場合、最小粒状物粒子および最大粒状 物粒子の間の３倍で十分である。

ドイツ連邦共和国特許第３５４４４５１号明細書には、最終生成物に対して、被 覆１５重量％の意図された粒状物被覆の場合に、ポリイソシアネートおよびポリ オールからなる被覆材料を、３回、５％の割合で、同時に、２０℃でアミン飽和 窒素ガスを用いる永久接触ガス処理（ｐｅｒｍａｎｅｎｔｅｒ　Ｋａｔａｌｙｓ ａｔｏｒｂｅｇａｓｕｎｇ）の際に塗布するような被覆方法が記載されている。

この種の被覆の結果、２４時間後に１８％までの初期放出を生じる（例１） 水溶液中のプラスチック被覆された肥料からなる電解質の放出は、導電性の測定 によって定められる。

このために、試験すべき試料のｌｏ、ｏｇを、０゜５μＳ　／　ｃ　ｍ未満の導 電性を有する水８００ｍ１に添加した。２５℃で、この水を、３００ｒ、ｐ、ｍ 、の一定回転数で、を日間撹拌する。を日間の経過後溶液の塩含量の変化を伝導 度滴定により定める。

較正曲線の作製のために、導電性を、水８００ｍ１中の溶解した試料０．２．０ ．４．０．６．０．ａｉｌ、０．２．０．４．０．６．０．８．０および１０゜ ０ｇを訂する溶液中で、ｍ　Ｓ　／　ｃ　ｍでの導電性を測定する。

こうして、放出速度Ｒを、較正曲線に基づいて定め、この場合、−日当りの平均 放出速度Ｒ１を、Ｒ，、＝　ｔ１日後の放出速度およびＲ，、＝ｔ２日後の放出 速度であるＲｔ＋−Ｒ，、／ｌ　２−ｔ　１によって定める。

土壌流出特性曲線（Ｇｒｕｎｄｆｌｉｅｓｓｃｈａｒａｋｔｅｒｉｓｔｉｋ）は 、確かに栄養素の放出の遅延を確認することができるが、耐性膜（ｅｃｈｔｅｎ 　Ｍｅｍｂｒａｎ）の存在について全てが指摘されているのではない、膜制御さ れた拡散の係数（膜機能）として１次のものがみなされる：ａ）測定可能な膜活 性化時間および ｂ）次の微分方程式によるフィックの拡散の法則に使用可能性： ｍｌ　物質１のモル濃度 ｔ　時間 Ｋ　定数：　Ｒ／　（６πＮ）　Ｒ：気体定数Ｎ：アボガドロ定数 ｎ　（Ｔ）　粘度　膜／溶液（良好な仕上がりの場合の被覆の物質性質） Δｃｉ（Ｔ）　物質ｉの濃度勾配（中核組成物の物質特性） ｆ（ｒｉ）　半径ｒを有する粒子ｉの速度ファクターＦ　膜面積（粒状物の粒度 分布および表面構造）Ｄ　ＩＲＩＱ厚さく施された効果的なラッカー厚）Ｔ　絶 対温度 この場合、時間単位での栄養素の放出は、全体の膜面積、膜の厚さおよび温度に 依存するだけでなく、本質的に、粒状物を包囲する溶液に対して、被覆された粒 状物の内側の個々の溶解した物質の濃度差にも依存している。

驚異的なことに、特殊なプロセスの進行の際に、粒状物の放出特性曲線中で、膜 により調節された拡散の全ての典型的な特徴を示す粒状物を得ることができるこ とが見出された。こうして、測定可能な特徴的な膜活性化時間を有する、本発明 による方法を用いて被覆された粒状物が得られた。引続く栄養素の放出は、同様 に、包囲する溶液の作用物質の蓄えの積極的な分離が見られる。

拡散の調節としての前記の完全な膜の製造のために、ポリイソシアネートおよび ポリオールからなる塗布すべき被覆材料は、１０〜３０μｍ、好ましくは１５〜 ２５μｍの層厚を上廻ることはないような程度に分布させられる。このことは、 ２〜４ｍｍの粒子スペクトルおよび３．０ｍｍの中央値の粒状物の場合、被覆す べき粒状物の質量に対して、約１〜３％、特に２％以下の質量の塗布すべき部分 量を意味する。

前記の被覆材料含量は、定義された分布時間および展延時間後に、触媒として高 濃縮されたアミンミスト（Ａｍｉｎｎｅｂｅｌ）を用いて自発的に反応させられ る。高濃縮されたアミンは、直接、稀釈されていないアミンから、無気（ａｉｒ ｌｅｓｓ）で２〜ｌＯパール、好ましくは３〜５バールの圧力で、１０〜３０ｍ 　Ｉ　／　ｓの容積流で得られる。

高濃縮されたアミンミストは、稀釈したアミン空気混合物だけを用いるガス処理 とは異なり、同時に全ての反応個所で、全体の塗布された被覆材料の上へ、同時 に自発的な硬化が全ての個別の粒子上で行なわれるような程度に高い触媒ポテン シャル（Ｋａｔａｌｙｓａｔｏｒｐｏｔｅｎｔ　１ａｌ）を施すことを可能にす る。この場合、自由に流れる樹脂混合物と、粘着性のないラッカー表面との間に 移行部をつくる極めて敏感なゲル相は、極端に速く、まさに形成すべきラッカー 被覆の分解なしに通過する。

粘着性を失った後、このアミンは、次の被覆材料塗布の前に給気および排気によ って、次の分布段階および展延段階の前に反応の予定以前の導入を阻止するよう な程度に十分に除去される。個々の反応段階の前記の本発明による分離は、緊密 な個々の粒子膜構造にとって重要である０個々の粒子の中間の相互付着は、粒子 の分離の際に、亀裂を生じ、ひいてはそれまでに形成された表面の損傷を生じ、 被覆の品質を著しく低下させることになる。

反応床での温度は、ラッカー分布およびラッカーの展延並びに反応時間に影響を 及ぼす、２５〜５０℃の温度範囲、好ましくは３０〜４０℃の範囲で、展延およ び分布は、粘度低下によって十分に加速され、同じ程度に反応時間を短縮するこ とはない、触媒量は、高められた温度の触媒ポテンシャルを保持しながら適応さ せられ、即ち減少させられる。熱供給は、給気温度の変化によって、発生するプ ロセス熱に依存して行なわれる。

アミンミストの導入および相応する反応時間後の給気は、好ましくは空気の導入 によって、粒状物床の内容物中へ直接行なわれる。前記によって可能にされた迅 速なガス交換によって、粒状物床は、アミンから遊離し、ひいては次の被覆材料 塗布のために最適な時間で提供される。

意図された膜の厚さの形成のために、記載された被覆工程は、数回繰返される。

この場合、３０℃の粒状物温度の場合に、第一の被覆過程の開始時には、例えば 約８０℃の給気温度を有する空気を用いる加熱によって、第三の被覆塗布後には 、温度を、室温の給気を用いる冷却によって、３０〜４０℃の最適の温度範囲で 保持できることが判明した。これと同時に、アミン量は、段階的に減少する。こ うして、例えばジメチルイソプロピルアミンを用いて、第一の被覆過程に、塗布 された被覆材料に対して、質量２〜５％が塗布される。このことは、後に、他の 被覆工程の場合に、質量０．５％にまで減少させることができる。

再現可能な製造過程は、重要なことに、ＳＰＳ　（記憶装置によりプログラミン グ可能な制御）によるプロセスのコントロールおよびプロセスの制御によって保 証される。

例　１ ８か月間の栄養素の放出時間を有する膜被覆された肥料粒状物の製造。

球形粒状物ＮＰＫ　１６−１０−２０　４５０ｋｇを、密閉可能なドラム中に装 入し、かつ８０℃に予熱された空気の通過流によって３０℃の粒状物温度に昇温 させる。回転ドラムの場合、第１工程では、ポリオールーポリイソイシアネート 混合物８．８ｋｇを、粒状物の上に滴下し、全部で２分間混合する。

引続き、更に空気供給せずに、密閉されたドラムの場合に、ジメチルイソプロピ ルアミンを無気で、２つの広口の噴射ノズル（Ｂｒｅｉｔｓｔｒａｈｌｄｒｕｅ ｓｅ）、直径０．４ｍｍを通して、約４バールの圧力および１８．７ｍｌ／ｓの 容積流を用いて塗布する。

１分間の作用時間後に、意図された給気および排気の接続によって、更に４分間 で、粒状物床中のアミン濃度を２５０ｐＰｍ未溝に低下される。

順次に、樹脂塗布、混合時間、アミン塗布、作用時間および給気を、次表から明 らかであるように、６回実施する。

糞 工程　樹脂　触媒　給気温度　粒状物温度（℃）　（℃） １、８．８ｋｇ　０．２４ｋｇ　８０　３０２、８．８ｋｇ　０．２０ｋｇ　８ ０　３３３．８．８１Ｂ　Ｑ、１８ｋｇ８０　３５４、８．８ｋｇ　Ｏ，１６ｋ ｇ　８０　３８５、８．８ｋｇ　Ｏ，１４ｋｇ　２０　３８６、８．８ｋ　Ｑ、 １４ｋ　２０　３６合計　５２．８　ｋ　１．０６　ｋ 給気温度および粒状物温度並びに触媒濃度の係数を用いる被覆過程は、再度第１ 図の記載中に略示的に記載されている。

こうして得られた樹脂膜は、フィック（Ｆｉｃｋ）により既に記載された拡散方 程式の条件を充足している。

こうして、就中、測定可能な膜活性化は、特に、低い温度で、栄養素の放出の開 始の明らかな遅延によって、第２図の記載から明らかであるようにはつきりして いることが観測される。前記の図面には、例１により得られた粒状物からの累積 の栄養素の放出の、フィックの拡散法則により記載されるべき温度依存曲線が記 載されている。

第３図は、粒状物を包囲する被覆の厚さの拡散速度の依存曲線を示している。前 記の図面中で測定された粒状物を、例１と同様に種々の樹脂量を用いて製造した 。

第４図は、如何にすれば理想的に被覆された肥料液を期待されるかについて、水 の浸入および栄養素の放出をシュミレーションしながら密閉系の中での個々の栄 養素の溶解度に基づいて、ＮＰＫ　１６−１０−２０−肥料の特徴的な溶解挙動 を示している。

第５図は、本発明の例１により得られた肥料粒状物の栄養素の放出の実際の割合 を示している。

例１により被覆された肥料粒状物の栄養素の放出の時間経過でのＮ　Ｐ　Ｋ割合 の変化（第５図）は、理論的な期待値（第４図）に相応する。前記の分析結果は 、被覆された個々の粒子の内側空間に存在する飽和した溶液が、外側溶液中への 膜透過後に、同じ栄養素の割合を生じることを示している。

第６図は、本発明による粒状物Ａの個々の粒子と比較生成物Ｂ（オスモコート（ Ｏｓｍｏｃｏｔｅ）　（登録商標）、Ｆａ、　５ｉｅｒｒａ、Ｈｅｅｒｌｅｎ　 ＮＬ）との比較の際に、本発明による製造過程（４つの被覆工程を有する例１と 同様に）からなる生成物の高い均質性を示している。

物質の貯蔵のために使用されることになる被覆された長時間肥料の使用の場合に 、実際の割合では、機械的混入、既に貯蔵された物質（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　） の貯蔵可能性、一般的なあるいはまた予測不可能な霜の影響は、重要なファクタ ーである。

第７図には、本発明により得られた粒状物が、霜の影響のある貯蔵および霜の影 響のない貯蔵との間の別の被覆された生成物（オスモコート（Ｏｓｍｏｃｏｔｅ 　）　（登録商標）　、Ｆａ、　５ｉｅｒｒａ、　Ｈｅｅｒｌｅｎ　ＮＬ）との 比較の際に如何なる状態であるのかが説明されている。霜の影響後の比較生成物 が、遅らされた栄養素の放出の該比較生成物の性質を完全に喪失しているのに対 して、前記の性質は、本発明により得られた粒状物の場合には、僅かにのみ損な われている。

第８図には、本発明により得られた粒状物は、別の被覆された生成物（上記と同 じ比較生成物）との比較の際に、その機械的負荷可能性に関連して、物質製造の 場合に如何なる状態であるのかが説明されている。

こうして、本発明により得られた粒状物の栄養素の放出挙動は、強力な、即ち数 回の機械的混合の場合にも、僅かにのみ向上し、これとは異なり、比較生成物は 、崩壊した粒状物からの受け入れられない直接の塩の放出を示している。

第ｉｍｌ 第３ｍｌ 第４図 第６ｗ 第７図 一霜なし　−一霜あり　−霜なし　−ｎあり例１による生成物　比較生成物 第８図 支持体：泥炭 伝導率（ｍ　Ｓ　／　ｃ　ｍ　）　貯蔵温度、約２１℃フロントページの続き （７２）発明者　ヤシュコヴイッツ、ミヒャエルドイツ連邦共和国　Ｄ　−４１ ５４テニスフォルスト　１　ブーヒエンシュトラーセ　２０アー （７２）発明者　クロート、ベルンハルトドイツ連邦共和国　Ｄ　−５０００ケ ルン　３０シルマーシユトラーセ　２９ （７２）発明者　コール、ヴイルヘルムドイツ連邦共和国　Ｄ−４０４７ドルマ ーゲン　１１　ノイサーシュトラーセ　７４（７２）発明者　ヴエーゲナー、ホ ルガードイツ連邦共和国　Ｄ−４０４０ノイス　１マテイアスシユトラーセ　１ ６ （７２）発明者　ヴエール、ベーター ドイツ連邦共和国　Ｄ−４０００デュッセルドルフ　１１　オイペナーシュトラ ーセ　２０

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．ポリイソシアネートおよびポリオールの混合物の層をなす塗布によって膜被 覆された肥料粒状物を製造するための方法において、被覆材料を、層がそれぞれ １０〜３０μｍ、好ましくは１５〜２０μｍの層圧を有するような程度の割合で 塗布することを特徴とする、膜被覆された肥料粒状物の製造法。
2. ２．一定量の塗布された被覆量を、それぞれ別個に液状のミスト化されたアミン と一緒に、個別的に硬化させる、請求項１に記載の方法。
3. ３．それぞれの層の硬化後に、アミン濃度を、次の層が塗布される前に、接触的 に作用しない水準に低下させる、請求項１に記載の方法。
4. ４．被覆を、２５〜５０℃、好ましくは３０〜４０℃の温度範囲内で実施する、 請求項１に記載の方法。
5. ５．得られる栄養素の関係式からの初期の窒素増強および後期のカリウム増強を 有する単一の肥料粒状物からなる特異的な植物栄養のための、請求項１から４ま でのいずれか１項の記載により得られた肥料粒状物の使用。
6. ６．別の肥料または同種の肥料と組合せた場合の混合生成物としての、請求項１ から４までのいずれか１項の記載により得られた肥料粒状物の使用。