JPH09188588A - 耐摩耗性で制御された放出肥料構成物及びその製造方法 - Google Patents

耐摩耗性で制御された放出肥料構成物及びその製造方法

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JPH09188588A
JPH09188588A JP7346888A JP34688895A JPH09188588A JP H09188588 A JPH09188588 A JP H09188588A JP 7346888 A JP7346888 A JP 7346888A JP 34688895 A JP34688895 A JP 34688895A JP H09188588 A JPH09188588 A JP H09188588A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【解決手段】 少なくとも１０％の反応性官能基を含む
粒子の形状の肥料の水溶性中心素材である反応性成分
Ａ；及び反応性官能基をもつモノマータイプである成分
Ｂ；からなり、必要に応じ及び水不溶性ポリマー封止層
として存在する成分Ｃを含む耐摩耗性で放出制御された
肥料組成物である。成分Ａ、Ｂ、Ｃは、成分Ｂの反応性
官能基が成分Ａ、Ｃの各々の反応性官能基と反応するよ
うに選択され、かつ成分Ａ、Ｂ、Ｃの割合は成分Ｂが成
分Ａの粒子の表面で実質的にすべての反応性官能基と反
応する反応部分を提供し、また成分Ａ、Ｃが成分Ｂによ
って化学的に共に結合されるように選択される。 【効果】 肥料の栄養素が緩慢で制御できる速度で放出
することができ、また取り扱い中などの振動や擦傷を受
けた場合でも殆ど摩耗することがない肥料粒子構成物を
得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粒状水溶性肥料及び栄
養素としてそれらの制御された放出に関するものであ
る。具体的には、本発明は、少なくとも１０％に達する
反応性官能基を有する微粒子形状で水溶性の肥料化合物
の中心素材の反応成分（成分Ａ）、反応性官能基をもつ
モノマータイプ成分（成分Ｂ）、及び反応される場合終
局的に水不溶性とポリマー封止層になる反応性官能基を
もつ材料（成分Ｃ）とから成る耐摩耗性で制御された放
出肥料構成物に関する。それらの成分は、モノマータイ
プ成分Ｂの反応性官能基が成分Ａ及びＣの各々の官能基
と反応するように選択される。それら成分の比率は、モ
ノマータイプ成分Ｂが成分Ａの粒子での反応性官能基の
ほぼすべてと、また成分Ｃの反応性官能基と反応し、成
分Ｃの封止層をもつ水溶性肥料の中心素材の粒子を形成
する反応部分をもたらすに十分な量存在するように選択
され、成分Ａ及びＣがモノマータイプ成分Ｂを介して化
学的に共に結合されている。成分Ｂは、初期に水溶性素
材成分Ａのベースコートを形成するためのものと言うこ
とができる。
【０００２】好ましくは耐摩耗性で制御された放出肥料
は、アミノ基を有する水溶性肥料化合物の中心素材の多
数の粒子、ポリイソシアネートと前記アミノ基の反応に
よって生成される中心素材に化学的に結合される置換尿
素のベースコーチング；及びベースコート置換尿素生成
物からポリイソシアネートの過剰の官能基と有機ポリオ
ールとの反応によって生成される封止層でベースコーチ
ングに化学的に結合される水不溶性封止層から成る。
【０００３】
【従来の技術】植物を含む土壌へ水溶性肥料の速かな放
出は、植物に対する植物毒性、及び／又は浸出による肥
料の早期消耗をもたらすかも知れない。長い間肥料研究
者等は、植物毒性を最小にし、また肥料の使用効率を最
大にするため植物による栄養素の摂取にほぼ等しい速度
で栄養素を放出する肥料粒子を開発しようと試みた。改
良された放出制御は、主としてウレアホルムのような不
溶性生成物を生成するよう、アルデヒドと窒素とほぼ反
応させることによって尿素状の窒素で達成されており、
前記生成物は、その窒素が植物に利用に役に立つように
なる前に土壌で化学的に分解しなければならない。別の
方法は、凝固された水不溶性メルトで肥料粒子を物理的
にコーチングすることから成る。硫黄、パラフィンワッ
クス、及びプラスチックを含む各種の材料がコーチング
として使用されている。これらのコーチングは、含まれ
る栄養素が役に立つことができる前に、浸食、内部蒸気
圧、細菌、或いは摩耗によって崩壊されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】不幸なことに、これら
のコート生成物を製造、貯蔵、取り扱い、及び適用にお
ける摩耗がコーチングを破損し、かなりの損失の放出制
御、植物毒性問題、及び過剰肥料浸出を発生させる。こ
れらコート生成物が遭遇する関連問題及び諸欠陥は、コ
ーチングの結果として窒素が、使用されるコーチングの
型式によって、合理的時間の間に植物摂取のために利用
できず、或いは窒素放出速度が、かなりの量の肥料を使
用した場合、植物毒素問題を起すようになお十分高いと
いうことである。加うるに、肥料とコーチング材料との
間に直接化学的結合がないから、肥料の放出速度は、コ
ーチング等の割れる結果として厳しく制御されず、肥料
の制御されない放出をもたらすことである。
【０００５】これまで肥料の放出速度を正確に制御させ
る改良コーチング技術を提供するため多数の努力がなさ
れたが、上述の欠陥の完全にない材料を提供することが
できなかった。従って、肥料に対して少量のコーチング
材料を塗布することによって船積、取り扱い、及び応用
から生ずる摩耗に対しかなりの抵抗力をもちまた肥料放
出速度が一貫して制御される放出肥料をつくることが当
業者の長い間の目的であった。
【０００６】従って、本発明の主なる目的の１つは、少
量のコーチング材料を使用しても緩慢かつ制御されるよ
うに可溶性肥料の栄養素を放出する新規な塗布肥料粒子
を提供することにある。本発明の別の主目的は、塗布さ
れた粒子が反復される荒い取り扱いにより厳しい振動及
び擦傷を受ける場合でも、殆ど、或いは完全に摩耗が発
生せずかつ放出制御が維持されているように可溶性肥料
粒子にしっかりと結合されるコーチングをもつ塗布肥料
粒子を提供することにある。本発明のさらに別の主目的
は、これらの耐摩耗性で制御された放出塗布肥料粒子を
つくる有効な方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の実施態様
は、少なくとも１０％の反応性官能基を含む粒子の形状
の肥料の水溶性中心素材である反応性成分Ａ；反応性官
能基をもつモノマータイプである成分Ｂ；及び水不溶性
ポリマー封止層として存在する成分Ｃから成る耐摩耗性
で放出制御された肥料組成物であって；前記成分Ａ、Ｂ
及びＣは、成分Ｂの反応性官能基が成分Ａ及びＣの各々
の反応性官能基と反応するように選択され、かつ前記成
分Ａ、Ｂ及びＣの割合は成分Ｂが成分Ａの前記粒子の表
面で実質的にすべての反応性官能基と反応する反応部分
を提供し、かつ成分Ｃ上の反応性官能基と反応する十分
な量存在し、それによって成分Ｃの封止層をその上にも
つ成分Ａの粒子を形成し、また成分Ａ及びＣが成分Ｂに
よって化学的に共に結合されるように選択される耐摩耗
性で制御された放出肥料構成物を要旨とするものであ
る。
【０００８】また、第２の実施態様は、耐摩耗性粒子状
肥料構成物の段階的製造方法において、（Ａ）温度３０
℃〜１６０℃で流動状肥料粒子素材に多官能性カップリ
ング剤の過剰分子を適用し、１〜６０分間保持すること
によって、少なくとも１０％の反応性官能基を含む水溶
性肥料材料の粒子をベースコーチングで取り囲みかつ化
学的に結合すること；及び（Ｂ）ベースコーチングの過
剰量の多官能性カップリング剤を、該カップリング剤の
官能基と反応性の官能基をもつ反応性材料と反応及び重
合させ、水不溶性ポリマーを形成させて水不溶性封止層
で前記ベースコーチングを取り囲み、かつ化学的に結合
することから成り、前記反応性材料とカップリング剤の
官能基の割合が、温度６０℃〜１６０℃でベースコート
された流動性粒子素材に対し反応性材料を塗布し、１〜
６０分間保持することにより、１〜３にされる前記の方
法を要旨とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によれば、著しく高い摩耗
抵抗力をもつ制御された放出肥料粒子及びそれら粒子の
製造方法は、カップリング剤により発生する結合で、求
核性基のような反応性官能基を有する微粒子状の肥料化
合物の水溶性中心素材を、水不溶性重合コーチング或い
は封止層と結合されることによってもたらされる。この
ようにして微粒子形状の肥料構成物は、放出可能な窒素
或いは他の植物栄養素を含む水溶性中心素材、及びカッ
プリング剤により水溶性素材を取り囲みかつこの素材に
化学的に結合される水不溶性封止層から成る。このカッ
プリング剤は、それ自体水溶性中心素材に対し強固に結
合し、一般にベースコートを生成し、次いでこのベース
コートが水不溶性コーチング或いは封止層に対し結合す
るので、塗布肥料粒子は、極端な振動、衝撃、及び擦傷
の条件下ですら摩耗に対し高い抵抗性を示す。このカッ
プリング剤の強力な結合は、好ましい実施例では水溶性
中心素材の表面で、及び表面に隣接してＮＨ２基のよう
な求核性官能基と、液状多官能イソシアネートのイソシ
アネート基のようなカップリング剤での官能基との化学
反応によって達成され、中心素材及びベースコーチング
の不可欠部分である置換尿素のような錯体を形成する。
【００１０】カップリング剤、或いはベースコーチング
は、それから水分侵入に対するバリヤ及び肥料粒子の中
心素材から可溶性肥料の放出をもたらす水不溶性封止層
に取り囲まれかつ化学的に結合される。この封止層は、
多官能価イソシアネートのようなカップリング剤と、有
機ポリオールのような反応性官能基をもつ材料を反応さ
せることによって生成され、従ってベースコーチングと
また、順に、水溶性中心素材と化学的に結合する。
【００１１】この肥料粒子の製造方法は、水溶性中心素
材及び水不溶性コーチング或いは封止層を構成する材料
の官能基と反応性の官能基を有するカップリング剤によ
り、水不溶性ポリマーコーチング或いは封止層で、求核
性基のような官能基を有する水溶性肥料化合物の粒子を
取り囲みかつ化学的に結合する必要がある。水溶性中心
素材がＮＨ２官能基を有する好ましい実施例では、この
中心素材は、カップリング剤と反応させ、温度３０〜１
６０℃で流動状粒子素材に対し液状多官能イソシアネー
トの過剰分子を適用し、１〜６０分間の間保持すること
によって置換尿素から成るベースコーチングを生成す
る。次いでこのベースコーチングは、一定量の無水有機
ポリオールと、カップリング剤の多官能イソシアネート
の残留官能基との反応及び重合化によって水不溶性封止
層で取り囲まれかつ化学的に結合され、温度６０〜１６
０℃でベースコートの流動状の粒子素材に対しポリオー
ルを適用し、１〜６０分の間保持することによりイソシ
アネート（ＮＣＯ）対ヒドロキシル（ＯＨ）の比率が１
〜３となる。
【００１２】本発明の耐摩耗性で制御された放出肥料粒
子構成物は、水溶性肥料の中心素材を含む。この肥料
は、通常植物栄養素に使用される化合物或いは配合物で
ある。この中心素材は、カップリング材料に化学的に結
合する反応部分を提供するため求核性基のような反応性
官能基を少なくとも約１０％を含まねばならない。水溶
性肥料の中心素材は、カリウム、燐、窒素及び硫黄を含
む材料のような肥料値をもつ各種の任意材料とすること
ができる。しかしながら、その材料がカップリング剤と
の反応に対し中心素材の表面で利用できる反応性官能基
をもつことが重要である。有用な材料には、尿素、ウレ
アホルム及びアルキルウレアを含む置換尿素のようなＮ
Ｈ２（アミノ）官能基を有する化合物；ビウレット、グ
アニジン、メラミン、アミノ酸、蛋白質、メチロールウ
レア、エタノールアミン、及びアンモニア化合物類；窒
素含有ポリオールのようなＯＨ（ヒドロキシル）官能基
及び肥料価値をもつ化合物類、及び肥料材料モノアンモ
ニウムホスフェート、ジアンモニウムホスフェート、ア
ンモニウムポリホスフェート、モノポタシウムホスフェ
ート、重炭酸カリウム、硫酸アンモニウム、及び重硫酸
カリウムが含まれる。蟻酸カリウム、酢酸カリウム及び
二酢酸カリウムのようなカルボキシル官能基、及び原素
硫黄を含む肥料材料を使用することができる。求核性基
のような反応性官能基は、上述のように所要反応部分を
提供するため少なくとも約１０％の量で存在しなければ
ならない。求核性官能基の割合は、少なくとも２３％が
好ましく、２３〜６０％が一層好ましい。本明細書を通
じて使用されるすべての％は、別に規定するところのな
い限り重量％である。
【００１３】前記カップリング剤は、水溶性素材の表面
で反応し、中心素材を取り囲みかつこれと化学的に結合
するベースコーチングであると考えることができるもの
を形成し、次いで第２材料と反応して水不溶性コーチン
グを形成する。このカップリング剤は、カップリングに
利用できる少なくとも２つの官能基をもつ任意のモノマ
ータイプの材料にすることができる。本明細書では、モ
ノマータイプ成分或いはモノマータイプ材料は、所要官
能基をもつそれらの材料を含み、また化合物、低分子量
ポリマー等を含んでいる。利用可能な官能基は、水溶性
中心素材で求核性基のような反応性官能基と、また水不
溶性コーチングをもたらす成分の官能基とも反応するよ
うに選択されねばならない。使用できる材料は、水溶性
素材及び水不溶性コーチングを形成する成分での官能基
によれば、ジフェニルメタンジイソシアネートによって
例示されるような多官能イソシアネート；アミノ置換カ
ルボキシル基の外にテレフタル酸、及びアジピン酸で例
示されるようなポリカルボン酸；無水マレイン酸で例示
されるようなポリカルボン酸の無水物；テレフタル酸メ
チルで例示されるようなアルキル化ポリカルボン酸；等
にすることができる。水溶性中心素材がアミノ官能基を
有し、またカップリング剤がポリイソシアネートである
場合、ベースコーチングは、中心素材のＮＨ２基と多官
能イソシアネートの過剰分子とを反応させることによっ
て形成される置換尿素から成る。この化学結合は、中心
素材で利用できるＮＨ２基と反応させるように、中心素
材の表面でまたその近くでのイソシアネートの侵入によ
って形成される。イソシアネートのようなカップリング
剤の過剰分子は、ＮＣＯ（イソシアネート）基のような
十分な官能基が存在して、中心素材の表面で利用できる
反応性基のすべてと反応し、また封止層と化学結合を形
成するよう十分な未反応基を提供する。
【００１４】ベースコーチングを取り囲みかつ化学的に
結合する水不溶性封止層は、水不溶性コーチング或いは
封止層を形成するに十分な量の材料量と、カップリング
剤或いはベースコーチングの過剰な多官能イソシアネー
トとの反応及び重合によって形成される。カップリング
剤がポリイソシアネートの場合、好ましい封止材料は、
ＮＣＯ対ＯＨの比率が１〜３となるに十分な量の無水有
機ポリオールである。水不溶性封止コーチングを形成す
るのに使用できる他の材料は、カップリング剤の官能基
と反応するため十分な反応性官能基を有する多数の材料
である。これらの材料は、トリエタノールアミンとブレ
ンドされるポリエチレンテレフタレートポリエステルの
生産において繊維用銘柄グリコールのリサイクル回収の
蒸留底部のように得られるポリオールによって例示され
るカップリング剤と反応性のヒドロキシル及びアミノ基
を有するポリエステル樹脂；モノメチロールウレア、メ
チレンジウレア、及びポリメチレンウレアによって例示
されるホルムアルデヒド或いはアミノホルムアルデヒド
官能基を有する材料；ならびに置換結合尿素を含む反応
性成分を含んでいる。水不溶性封止層を形成するカップ
リング剤と反応するに適する別の材料は、カプロラクタ
ム、エピクロロヒドリン、酸化プロピレン、酸化スチレ
ン、ヘキサメチレンテトラミン、及び天然及び合成多糖
類を含んでいる。
【００１５】中心素材からの肥料放出速度を、封止層を
取り囲む水不溶性コーチング１〜１０層或いはそれ以上
をもつ粒子構成物を使用して摩耗抵抗力の低下なしにさ
らに減少できることが判明した。５層以上のコーチング
は、水にさらした後実質的に栄養素を放出させなかっ
た。これらの水不溶性コーチングが肥料粒子の０．５〜
５％にある場合にも、これらのコーチングが有効である
と判明した。この量より低いと、認め得るほどに水侵入
を減少させず、またこの量より高いと、コーチング強度
及び耐摩耗性の減少を起した。
【００１６】コーチング自体として又はこのコーチング
に対する成分或いは添加剤としての水不溶性コーチング
は、肥料、除草剤、殺虫剤或いは殺カビ剤材料で分布す
るか、或いは長期の有効性をもたらすためより低い可溶
性の肥料で前記肥料を補充するため有効な方法とするこ
とができることが判明した。例えば、この水不溶性コー
チングは、ヘキサジノンのような除草剤でさらにコート
することができ、或いはメラミンによって例示されるｓ
−トリアジンのような向上された栄養価をもつ肥料粒子
をもたらす材料でこのコーチングをコートすることがで
きる。土壌への肥料の吸収の指示器を与えるため水不溶
性コーチングに対し着色剤を設けることもできる。
【００１７】ベースコーチングと水溶性肥料の中心素材
との間で所望化学結合を達成するため、その構成物で使
用される多官能イソシアネートのようなカップリング剤
が反応時流動状になりかつ２５℃で動粘性が２００セン
チポアズ以下をもつのが好ましく、特に６０と１２０と
の間が一層好ましく；またこのカップリング剤が比較的
低い温度、例えば、約１６０℃以下の温度で、またより
好ましくは３０〜１１０℃、及び更に好ましくは９０〜
１００℃で化学的に反応性であることが必要である。最
も有効なカップリング剤は、１０〜６０％の反応性官能
基、好ましくは２５〜４５％を有するものである。
【００１８】ベースコーチングを形成するため使用され
るカップリング剤の量は、一般に塗布された粒子の耐摩
耗性に厳格に関連する。このカップリング剤が全肥料粒
子の０．０３〜１０％であることが好ましいことが判明
した。この量が少ないと、満足な結合をつくらず、一方
この量が多すぎると、実際上適用困難でありかつコスト
がかかる。
【００１９】本発明の肥料粒子がばら或いはだらり（ｂ
ｕｌｋ ｏｒ ｂａｇｇｅｄ）とした形状の市販の肥料
として実際使用するため素材へ容易に組み合わせること
ができることが判明した。さらに判明したことには、こ
れの粒子の素材が凝塊形成することなく長期間の間自由
流動及び安定貯蔵させるため、珪藻土を添加するような
コンディショナーを必要としないことである。
【００２０】市販の制御された放出肥料として特に有用
な本発明による特別有効な肥料粒子構成物は、２６〜５
３％のＮＨ２官能基を有する尿素の中心素材；尿素の中
心素材からのＮＨ２官能基と、肥料粒子の０．５〜１．
５％に等しくまた３０〜３３％のＮＣＯを含む重合性ジ
フェニルメタンジイソシアネートの過剰分子とを反応さ
せることによって形成され中心素材を取り囲みかつこれ
に化学的に結合されるベースコーチング；ＮＣＯ対ＯＨ
の比率が１．１〜１．８となるような量のポリアルキレ
ンテレフタレートポリエステルポリオール、５〜１５％
のトリアルカノールアミン及び１％以下の水とを、ベー
スコーチングの過剰のポリマージフェニルメタンジイソ
シアネートと反応及び重合することによって、また２２
５〜３５０のヒドロキシル価を示すことによって形成さ
れ、ベースコーチングを取り囲みかつこれに化学的に結
合される水不溶性封止層；及び肥料粒子が０．５〜１．
５％に達する各コーチングで封止層を取り囲む１〜５層
の水不溶性コーチング；から成り、それらコーチングが
水不溶性コーチングのＮＣＯ対ＯＨの比率が１．０〜
１．５となるため交互の層に適用されたポリマージフェ
ニルメタンジイソシアネート及びポリアルキレンテレフ
タレートポリエステルポリオールの複数層から成ってい
る。
【００２１】２７５〜３２５のヒドロキシル価及び２５
℃で動粘性が１２，０００〜１６，０００センチポアズ
をもつポリエチレンテレフタレートポリエステルポリオ
ールが本構成物に対する特に有効なポリアルキレンテレ
フタレートであったことが判明した。さらにかま残（Ｓ
ｔｉｌｌ−ｂｏｔｔｏｍｓ）として、また別の方法によ
ってプラスチック或いはファイバに対するポリエステル
の生産において回収されるこの材料が本発明で使用する
ため経済的及び有効なポリオールであったことが判明し
た。
【００２２】本発明の粒状肥料をそれによってつくるこ
とができる有効な方法は、３０〜１６０℃の温度、好ま
しくは９０°〜１２０℃の温度で肥料の流動状の粒子素
材に対し液状多官能イソシアネート、好ましくは３０〜
３３％のＮＣＯを含むポリマージフェニルメタンジイソ
シアネート０．５〜１．５％の過剰分子を適用しかつ１
〜６０分間、好ましくは２〜１０分間保持することによ
って置換尿素から成るベースコーチングで、好ましくは
尿素、ビウレット、グアニジン、ウレアホルム、アルキ
ルウレア、メラミン及びＮＨ２官能基を少なくとも１０
％、及び好ましくは２６〜５３％を含むアンモニア化合
物から成る水溶性肥料材料の粒子を取り囲みかつ化学的
に結合することから成る。
【００２３】本発明の基本コーチング及び封止層を適用
するため肥料の流動状の粒子素材を発生させるため若干
の実施方法を使用してもよく、またこの方法をバッチ状
或いは連続的に行ってもよいことが判明した。回転ドラ
ムは、満足に働らくことが判明した。連続するようにこ
の装置を使用する場合、それら反応体がこの回転ドラム
を通過するとき、殆ど逆混合（ｂａｃｋ−ｍｉｘｉｎ
ｇ）がないようにこの装置を操作する必要があった。さ
らに、多官能イソシアネート及び無水ポリオールがベー
スコーチング、封止層、及び水不溶性コーチングをつく
るに必要な順序で多数の添加点を介して粒子ヘスプレす
ることが必要であった。流動床で本発明の方法を実施で
きることも判明した。連続的に操業する場合、それらの
流動床は、直列に動作させ、連続流動床の各々において
１つの反応体が添加される。
【００２４】ベースコーチングを完成したとき、この方
法は、ＮＣＯ対ＯＨの比率が１〜３、好ましくは１．１
〜１．８となるため、無水有機ポリオール、好ましくは
ポリアルキレンテレフタレートポリエステルポリオール
の一定量と、ベースコーチングの過剰の多官能イソシア
ネート、好ましくはジフェニルメタンジイソシアネート
とを反応及び重合することによって水不溶性封止層でベ
ースコーチングを取り囲みかつ化学的に結合することに
よって連続させてもよい。このポリオールが１〜１５％
の反応触媒及び０．１％以下の水を含みかつ２２５〜３
５０のヒドロキシル価をもつ場合、最良結果を得ること
が判明した。適当な反応触媒は、アルカノールアミン、
メラミン、オクタン酸錫、オクタン酸鉄であると判明し
た。水不溶性コーチングでベースコーチングの取り囲み
及び化学的に結合することは、６０℃〜１６０℃の温
度、好ましくは８０℃〜１２０℃でベース塗布の粒子素
材に対しポリオールを適用し、また１〜６０分間、好ま
しくは２〜１０分間保持することによって行われてい
る。
【００２５】本発明による方法は、必要に応じて水侵入
に対するより大きい抵抗を追加するように行う。これ
は、１００℃〜１５０℃の温度で肥料の流動状粒子素材
に対しＮＣＯ対ＯＨの比率が１．０〜１．５となるため
多官能イソシアネート、好ましくはジフェニルメタンジ
イソシアネート、及び無水ポリアルキレンテレフタレー
トポリエステルポリオールの交互の層を適用し、また２
〜１０分間保持することによって肥料粒子が０．５〜
１．５％の量となる各コーチングで、１〜５層の水不溶
性コーチングをもつ封止層を取り囲むことによって完成
される。
【００２６】本発明の構成物及び方法に固執する限り、
封止層或いは水不溶性コーチングでかなりの量の稀釈充
填剤を含むことができるのも判明した。珪石灰、石灰、
シリカ、苦灰石及びべんがらのような不活性粉末は、摩
耗に対する抵抗及び制御栄養素放出を維持しながら多官
能イソシアネート及びポリオールの消費を減少させるた
め稀釈充填剤のように使用してもよい。
【００２７】微細に分割された植物栄養素、特に微細栄
養素として公知の多数の化学薬剤は、封止層及び水不溶
性コーチングで稀釈充填剤として有効に使用してもよ
い。微細栄養素のうちには、稀釈充填剤が亜鉛、銅、マ
ンガン、及び鉄の酸化物及び硫化物であるように、混在
物が特に適しているものもあることが判明した。成長す
る植物に影響を与える農業用化学薬剤は、稀釈充填剤と
して、或いは水不溶性コーチングとして、或いは水不溶
性コーチング上へのコーチングとして微細に分割した形
状で含むことができる。農業用化学薬剤のうちには、除
草剤ヘキサジノン、２，４−Ｄ及びアトラジンを特に有
効に含むものもあることが判明した。
【００２８】それらの稀釈充填剤をポリオールとのブレ
ンドによりまた液体分散体としての化合物を適用するこ
とによって使用してもよいことが判明した。稀釈剤が微
細に分割された乾燥粉末である場合、乾燥粉末をベース
コートと封止層との間、封止層と水不溶性コーチングと
の間、及びポリオール適用に先立って使用される粉末の
層をそれぞれもつ水不溶性コーチングの間に応用しても
よいことが判明した。本発明により多官能イソシアネー
ト及び有機ポリオールの追加層を反応のために添加した
塗布の流動状の粒子素材に対して乾燥粉末稀釈剤を添加
することによって適用される。
【００２９】粒体を形成するのに使用されるポリオール
の重量の２倍以下に使用される稀釈充填剤の量を限定す
るのが好ましく、またこの量が優れた耐摩耗性を得るた
めポリオールの重量に等しい重量に対して限定されるの
がさらに好ましい。若干の異なる稀釈充填剤は、単独粒
子或いは粒子の素材の若干の連続層にして用いてもよ
い。従って、所定の粒子或いは多数の粒子で不活性体、
除草剤、及び栄養素の稀釈剤を支持することができるの
が判明した。
【００３０】本発明が主として肥料の水溶性中心素材及
びカップリング剤の複合材料上の水不溶性封止層を指向
しているが、残留官能基を有するように水溶性中心素材
とカップリング剤を反応させることによってつくられる
中間材料は、貴重な中間構成物である。従って、この中
間構成物は、肥料、即ち農業用成分と中間体との反応に
よって除草剤、殺カビ剤、殺虫剤等のような補助的農業
用成分を含む水溶性中心素材を設ける手段として使用す
ることができる。さらに、この中間体は、例えば、改良
した肥料値及び植物栄養素の放出の改良制御をもたらす
ためメラミンとこの中間構成物の反応により強化された
肥料粒子をもたらす便利な手段を提供する。
【００３１】前述の記載では、用語“多官能イソシアネ
ート”が一般にポリイソシアネートとして公知の脂肪族
系、芳香族系、及び脂肪族芳香族系ポリイソシアネート
化合物を規定するように使用されているのが理解でき
る。これらの化合物は、反応に利用できる２つ或いはそ
れ以上のＮＣＯ基を有し、またポリウレタンポリマーの
生産で広く使用される。
【００３２】用語“有機ポリオール”は、脂肪族系或い
は芳香族系の炭素骨組に設けられる２つ或いはそれ以上
のＯＨ基を有する有機化合物を規定するため使用され
る。ＯＨ基の求核性性質のために、これらの化合物は、
求電子的多官能イソシアネートと容易に反応及び重合さ
せることができる。本発明で使用される有機ポリオール
は、カップリング剤がポリイソシアネートである場合、
ほぼ無水にしなければならない。存在する何等かの水
は、イソシアネートと反応し、炭酸ガスを発生し、それ
によって封止層を貫通する穿孔を発生しかつ封止層の所
望水分侵入より高くする。エチレン或いはプロピレング
リコールのような低分子量ポリオール、或いはかなりの
量の低分子量ポリオールを含むブレンドポリオールの使
用が同様に若干の炭酸ガスの発生を起しかつ封止層の効
力をより低下させることが判明した。
【００３３】用語“置換尿素”は、Ｒ′ＮＨ２のＮＨ２
基とＲＮＣＯのＮＣＯ基の反応によって形成されるＲＮ
ＨＣＯ−ＮＨＲ′のような化合物を規定するため使用さ
れる。それらの置換尿素は、限定された水溶性を示す固
体である。それらは、一般に水溶性過ぎて水による溶解
から肥料の中心溶性素材を保護できない。しかしなが
ら、これらの尿素は、水溶性中心素材と水不溶性封止層
との間で極めて強力な物理及び化学的結合を生成する。
この予想外に強力な結合に対する正確な理由は、分らな
いが、しかしそれは、中心素材及び封止層のイソシアネ
ートポリマー双方のＮＨ２基に対する置換尿素の化学的
類似性へ関連するものと考えられる。
【００３４】本発明の構成物は、水不溶性封止層の有機
ポリオールが２つ或いはそれ以上のＯＨ基で終る脂肪族
系、芳香族系及び脂肪族芳香族系のポリエーテル及びポ
リエステル化合物、或いはそれらの混合物から選択され
た場合、所望耐摩耗特性及び制御された栄養素放出をも
っていたことも発見された。これらのポリオールは、エ
チレングリコールと酸化エチレンとの反応及び重合によ
ってつくられるような単純ポリエーテル、或いは芳香族
基、及びアミンを末端基とする基の反応及び重合によっ
て生成されるような複雑なポリエーテルにしてもよい。
それらのポリエステルは、テレフタル酸とエチレングリ
コールの反応及び重合によって生成されるような単純ポ
リエステル或いは、多数の追加モノマーを含む複雑ポリ
エステルにしてもよい。さらにポリエーテルとポリエス
テルの混合物を有機ポリオールとして有効に使用できる
ことが発見された。満足な封止層を確保するため、それ
らのポリオールが０．１％以下の水を含みかつ２００〜
４００のヒドロキシル価をもつことが必要であった。そ
の範囲外のポリオールは、封止部を穿孔し或いはイソシ
アネートと徐々かつ完全に反応した。
【００３５】封止層の強さは、有機ポリオールに１〜２
０％の反応触媒を含んでいる場合、増加されることが判
明した。アルカノールアミン類、メラミン、アルキルア
ミン類、オクタン酸錫、及びオクタン酸鉄を含む有効封
止層を形成するポリオールの反応を触媒する多数の材料
が判明した。
【００３６】それら肥料化合物への水溶性の中心素材の
ＮＨ２のような植物栄養素の供給は、本発明に対して決
定的である。尿素、ビウレット、グアニジン、ウレアホ
ルム（メチレンウレアポリマー）、メラミン、及びアン
モニア化合物類は、所要量のＮＨ２を含む複合粒体を生
成するため他の植物栄養素類と組み合わされる場合、或
いは単純粒体として使用される場合、満足量のＮＨ２基
を供給することが判明した。カリウム、燐及び硫黄のよ
うな他の植物栄養素は、窒素含有材料の一部分或いはす
べてと交換できる。
【００３７】この製造方法は、有効な耐摩耗性で制御さ
れた放出構成物を確保するのに重要である。例えば、有
機溶媒にポリウレタンのような水不溶性樹脂を溶解、粒
子に対して上記液体を適用し、かつその溶媒を蒸発する
ことによってベースコーチングと水溶性肥料の中心素材
との間の確かな化学的結合を得ることができなかった。
またワックス、ポリエチレン、或いはポリスチレンのよ
うな熱可塑性溶融材料を水溶性粒子へ適用しかつ冷却す
ることによってそのように確かな結合を得ることができ
なかった。さらに、強力なベースコートをつくるため水
溶性の中心粒子に対しプリフォームした置換尿素を簡単
に添加することができなかった。これらの置換尿素が現
場で形成されることが必要であった。前述の方法の失敗
は、中心素材がベースコーチングへ化学的に結合されず
またベースコーチングが水不溶性コーチングへ結合され
ないからである。
【００３８】本発明の上述の説明は、部分的に主として
求核性官能基としてアミノ基を支持する水溶性素材の利
用に対して指向されていた。しかしながら、水溶性素材
が異なる求核性官能基を支持する場合、同じ考慮が当て
はまることは言うまでもない。本発明は、主としてカッ
プリング剤としてポリイソシアネートを使用することに
関しても説明された。再び別の或いは異なる官能基の組
合せをもつカップリング剤を使用する場合、同じ考慮が
当てはまることが理解される。結局、本発明は、水不溶
性コーチング或いは封止層の形成におけるポリオールの
使用に関し主として説明された。異なる水不溶性コーチ
ング或いは封止層を使用する場合、同一考慮が当てはま
ることが理解される。決定的な特徴は、これまで述べた
ように、植物栄養価をもつ水溶性中心素材、及び水溶性
の中心素材が水不溶性コーチング剤に対しカップリング
剤によって化学的に結合するためにこのカップリング剤
と相溶可能及び反応性である水不溶性コーチング或いは
封止層を形成するため反応する材料の使用である。
【００３９】
【実施例】
実施例１：−６＋１４米国規格メッシュスクリーンサイ
ズの粒状の肥料粒子の試料がＮＨ２官能基を５３％含ん
でいる尿素の水溶性中心素材（粒体）；中心素材を取り
囲みかつこれと化学的に結合され、中心素材の表面でＮ
Ｈ２官能基とポリマージフェニルメタンジイソシアネー
ト１．３％（粒状の肥料粒子の重量で）との反応から生
ずる置換尿素から成るベースコーチング；とから構成さ
れてつくられた。場合によってイソシアン酸、ポリエチ
レンポリフェニレンエステルと称されるこのポリマージ
フェニルメタンジイソシアネートは、ジフェニルメタン
ジイソシアネート（通常ＭＤＩと略称される）約６５％
及び２５℃での動粘性８０センチポアズ、平均分子量３
５０、比重１．２４、及び官能性イソシアネート（ＮＣ
Ｏ）濃度３１．９％をもつＭＤＩの高級オリゴマーを約
３５％を含む液体であった。ベースコーチングを形成す
る間尿素粒体の表面でＮＨ２基によってすべてのＮＣＯ
基を反応しないように十分のポリマージフェニルメタン
ジイソシアネートがあった。
【００４０】この試料構成物は、ベースコーチングを取
り囲みかつ結合される水不溶性封止層を含み、上記層
は、ベースコーチングをつくるに当り使用される１．３
ＮＣＯ基（成分）当り１ＯＨ基（成分）を提供したポリ
エチレンテレフタレートポリエステルポリオールと、ベ
ースコーチングの過剰のジフェニルメタンジイソシアネ
ートとを反応及び重合させることによって生成された。
使用されたポリオールは、グリコール及びテレフタル酸
からのポリエステル生産からグリコールの回収のかま残
として回収される副生物であった。水分含量は、０．１
％以下、遊離ジエチレングリコールが８％、及びこのポ
リオールのヒドロキシル価が３１９であった。このポリ
オールは、反応重合触媒としてトリエタノールアミンを
１０％含んでいた。ベースコーチング及び封止層の全重
量は、粒状の肥料粒子の３％であった。２００倍の研究
所顕微鏡での個々の粒子の検査は、ベースコーチング及
び封止層が連続的、なめらか、及び肉眼で見える孔或い
は亀裂もなく中心粒子へ完全に固着されていることを示
した。
【００４１】実施例２：塗布尿素の−６＋１４メッシュ
粒体の２つの試料について顕微鏡検査を行った。第１試
料は、溶融硫黄を適用、冷却、ブライト油（ｂｒｉｇｈ
ｔ ｏｉｌ）のポリエチレン０．６％で封止、次いで微
細の珪藻土粉末１．１％で調整することによってつくら
れる原素硫黄１８％でコートされた。第２試料は、揮発
性炭化水素溶媒に溶解されるポリエチレンポリマーの層
でスプレすることによってつくられた。使用されたウレ
タン樹脂の全量が５重量％に達した。
【００４２】硫黄コート尿素は、多数の亀裂、塊の範囲
或いは厚い硫黄コートを含むように観察された。ウレタ
ンコート尿素粒子は、そのコーチングが固着されずかつ
中心尿素粒子と接触しない範囲を含むことが判明した。
このコーチングは、かなりの数の気泡及び脱出溶媒蒸気
により発生された若干の孔を含んでいた。
【００４３】実施例３：実施例１の構成物の各々５００
ｇに達する多数の試料、及び実施例２の硫黄とウレタン
塗布尿素は、約直径１ｃｍの鋼球４０個を含み、かつ２
０分間で１００回転／分で転動させられ、高度の擦傷及
び衝撃を与える６吋直径×６吋長さの磁器製の研究室用
ボールミルに入れられて、摩耗に対する抵抗に対し試験
された。試験期間の終りに試料粒体は、取出されかつ５
分間研究室用振動篩でふるいにかけることによって測定
された。各試料から１６メッシュスクリーンを通過する
材料量は、秤量された。かなりの量の微粉末は実施例１
の構成物からは生成されなかった。硫黄コート尿素及び
ウレタンコート尿素からの微粉末は、それぞれ７．２〜
１．８ｇに達した。
【００４４】実施例４：それぞれ２５ｇに達する実施例
３の摩耗試験からの多数の試料が水１００ｇに入れられ
かつ静かに閉鎖されるびんで１００℃で２４時間貯蔵さ
れた。実施例１の構成物、ウレタンコート尿素、及び硫
黄コート尿素から溶解された尿素量は、それぞれ７．
１、４３．６、及び７８．３％であった。
【００４５】実施例５：粒子転動を誘発させる１５の傾
斜リフトを備える２４吋直径×１０吋長さの研究室回転
ドラム塗装機に対し、ＮＨ２基を５２％を含む−４＋６
メッシュ粒状尿素粒子４０００ｇが添加されかつ３０回
転／分でドラムの回転が開始された。尿素を取り囲んで
これに結合されるベースコーチングは、ＮＣＯを３０％
を含みかつジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ）５０％及びＭＤＩの高級オリゴマー５０％から成る
１．０％の液体ポリマージフェニルメタンジアソシオネ
ートを１１０℃で塗装機の流動状の尿素の表面上へスプ
レすることによって形成され、かつ２分間反応させかつ
置換尿素を生成させた。ベースコーチングの外側表面で
残っている未反応ＮＣＯ基の過剰分子は、この方法の中
間段階でその粒子を若干粘着性にした。
【００４６】ベースコーチング上で封止層をつくるた
め、塗装ドラムの回転を続けかつ粒子上でのポリオール
の反応性及び流布速度を改良するため、ドラム内の流動
状の粒子素材へ８０℃へ予熱されたポリオール１．５％
をスプレした。スクラップテレフタレートポリエステル
ボトルから成るポリオールは、トリエチレングリコール
に還流することによって粉砕及び溶解された。この経済
的なポリエステルポリオールは、ヒドロキシル価を２４
０もちまた９％のトリエチレングリコール及び０．１％
以下の水を含み、また２５℃で粘性１３．８００センチ
ポアズをもった。その使用に先行して、トリエタノール
アミン１０％がポリオールに対し反応及び重合触媒とし
て添加された。その封止層は、塗布粒子の温度を２分間
１１２℃で保持することによって形成された。それらの
粒子の約半分は、塗装ドラムから高温で排出され、かつ
摩耗及び水溶解に対し硬くかつ極めて抵抗性のあること
が分った。
【００４７】実施例６：実施例５からの生成物２０００
ｇが回転ドラムで保持され、また実施例５のジイソシア
ネート及びポリオールの交互の層が封止層の塗布尿素粒
子の素材上へ１２０℃でスプレされた。各２つの塗布
は、別の一連のスプレを適用する前に４分間重合させら
れた。各一連のスプレは、ジイソシアネート１．０％及
びポリオール１．４％を含んでいた。２連の水不溶性コ
ーチングは、封止層上へ塗布され、７．３％コーチング
の全コーチングになった。塗布された粒状の顕微鏡試験
は、大体において孔、気泡、及び亀裂のないことを示し
た。各コーチングは、ほぼ被覆したコーチングの部分で
あるように見え、また中心尿素粒子とコーチングとの間
に空隙はなかった。
【００４８】実施例７：実施例６の生成物が実施例３の
摩耗試験に付されかつ微粉末０．１ｇ以下が作り出され
た。２０００ｇのポリウレタン塗布尿素試料は、炭化水
素溶液として適用しかつ各層から溶媒を蒸発させること
によって、それぞれポリウレタンポリマー２％になる４
層で−４＋６メッシュ尿素を塗布することによってつく
られた。同じ尿素粒体の試料２０００ｇが封止剤０．５
％及びコンディショナー１．０％をもつ原素硫黄２８％
で塗布された。硫黄及びウレタン塗布粒体の試料は、実
施例３の摩耗試験に付された。また摩耗がそれぞれ４．
７及び１．１ｇに達した。
【００４９】実施例８：実施例３の摩耗試験に付された
試料は、微粉末を放棄した後、実施例４の水溶解試験に
付され、この試験でを除いて粒体から溶解される尿素量
を測定する前に７日間塗布粒体は、静止したままにされ
た。実施例７のウレタン塗布尿素４７．７％及び硫黄塗
布尿素６１．１％に較べて、実施例６でつくられた粒体
の尿素７．４％しか溶解されなかった。
【００５０】実施例９：中心溶性素材として、メラミン
４５％及び尿素５５％を含む同時粒状化される尿素及び
メラミンの−６＋１４メッシュ粒子を使用して実施例５
を反復し、また２つの追加の一連の水不溶性コーチング
は、実施例６でのように添加され、全コーチング７．５
％をつくった。顕微鏡試験は、コーチング封止の完全で
あることを示し、また実施例８の７日間水溶解試験の示
すところによれば、溶解された全窒素が含まれる尿素
３．８％に等しかった。
【００５１】本発明を例示する上述の諸例では、水溶性
中心素材は、ウレアホルム、アルキルウレア、ビウレッ
ト、グアニジン、メラミン、アミノ酸、蛋白質、メタノ
ールウレア、エタノールアミン、アンモニア化合物、窒
素含有ポリオール、モノアンモニウムホスフェート、ジ
アンモニウムホスフェート、アンモニウムポリホスフェ
ート、燐酸カリウム、重炭酸カリウム、硫黄アンモニウ
ム、重硫酸カリウム、蟻酸カリウム、酢酸カリウム、二
酢酸カリウム、及び原素硫黄を含む材料を含む他の肥料
含有材料によって置き換えることができる。加うるに、
そのカップリング剤は、テレフタル酸、アジピン酸、無
水マレイン酸、メチルテレフタル酸、或いはポリイソシ
アネート及びポリオールのプレポリマーによって置き換
えることができる。ベースコーチングを囲繞しかつこれ
と化学的に結合される水不溶性封止層は、未反応エポキ
シ基を有するプレポリマー、或いは選択されるカップリ
ング剤と反応性の官能基を支持するホルムアルデヒド樹
脂に加えて、カプロラクタム、エピクロロヒドリン、酸
化プロピレン、酸化エチレン、酸化スチレン、ヘキサメ
チレンテトラミン、及び天然及び合成多糖類をベースに
することができる。
【００５２】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば肥料の
栄養素が緩慢で制御できる速度で放出することができ、
また取り扱い中などの振動や擦傷を受けた場合でも殆ど
摩耗することがない肥料粒子構成物を得ることができ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 耐摩耗性で制御された放出肥料構成物
及びその製造方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粒状水溶性肥料及
び栄養素としてそれらの制御された放出に関するもので
ある。具体的には、本発明は、少なくとも１０％に達す
る反応性官能基を有する微粒子形状で水溶性の肥料化合
物の中心素材の反応成分（成分Ａ）、反応性官能基をも
つモノマータイプ成分（成分Ｂ）、必要に応じ終局的に
水不溶性とポリマー封止層になる反応性官能基をもつ材
料（成分Ｃ）とから成る耐摩耗性で制御された放出肥料
構成物に関する。これら３成分の場合は、モノマータイ
プ成分Ｂの反応性官能基が成分Ａ及びＣの各々の官能基
と反応するように選択される。それら成分の比率は、モ
ノマータイプ成分Ｂが成分Ａの粒子での反応性官能基の
ほぼすべてと、また成分Ｃの反応性官能基と反応し、成
分Ｃの封止層をもつ水溶性肥料の中心素材の粒子を形成
する反応部分をもたらすに十分な量存在するように選択
され、成分Ａ及びＣがモノマータイプ成分Ｂを介して化
学的に共に結合されている。成分Ｂは、初期に水溶性素
材成分Ａのベースコートを形成するためのものというこ
とができる。
【０００２】好ましくは耐摩耗性で制御された放出肥料
は、アミノ基を有する水溶性肥料化合物の中心素材の多
数の粒子、ポリイソシアネートと前記アミノ基の反応に
よって生成される中心素材に化学的に結合される置換尿
素のベースコーティング；及びベースコート置換尿素生
成物からポリイソシアネートの過剰の官能基と有機ポリ
オールとの反応によって生成される封止層でベースコー
ティングに化学的に結合される水不溶性封止層からな
る。
【０００３】
【従来の技術】植物を含む土壌へ水溶性肥料の速かな放
出は、植物に対する植物毒性、及び／又は浸出による肥
料の早期消耗をもたらすかも知れない。長い間肥料研究
者等は、植物毒性を最小にし、また肥料の使用効率を最
大にするため植物による栄養素の摂取にほぼ等しい速度
で栄養素を放出する肥料粒子を開発しようと試みた。改
良された放出制御は、主としてウレアホルムのような不
溶性生成物を生成するよう、アルデヒドと窒素とほぼ反
応させることによって尿素状の窒素で達成されており、
前記生成物は、その窒素が植物に利用に役に立つように
なる前に土壌で化学的に分解しなければならない。別の
方法は、凝固された水不溶性メルトで肥料粒子を物理的
にコーティングすることから成る。硫黄、パラフィンワ
ックス、及びプラスチックを含む各種の材料がコーティ
ングとして使用されている。これらのコーティングは、
含まれる栄養素が役に立つことができる前に、浸食、内
部蒸気圧、細菌、或いは摩耗によって破壊されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】不幸なことに、これら
のコート生成物を製造、貯蔵、取り扱い、及び適用にお
ける摩耗がコーティングを破損し、かなりの損失の放出
制御、植物毒性問題、及び過剰肥料浸出を発生させる。
これらコート生成物が遭遇する関連問題及び諸欠陥は、
コーティングの結果として窒素が、使用されるコーティ
ングの型式によって、所望の時間の間に植物摂取のため
に利用できず、或いは窒素放出速度が、かなりの量の肥
料を使用した場合、植物毒素問題を起すようになお十分
高いということである。さらに、肥料とコーティング材
料との間に直接化学的結合がないから、肥料の放出速度
は、コーティング等が割れるために厳しく制御されず、
肥料の制御されない放出をもたらすことである。
【０００５】これまで肥料の放出速度を正確に制御させ
る改良コーティング技術を提供するため多数の努力がな
されたが、上述の欠陥の完全にない材料を提供すること
ができなかった。従って、肥料に対して少量のコーティ
ング材料を塗布することによって船積、取り扱い、及び
応用から生ずる摩耗に対しかなりの抵抗力をもちまた肥
料放出速度が一貫して制御される放出肥料をつくること
が当業者の長い間の目的であった。
【０００６】従って、本発明の主たる目的の１つは、少
量のコーティング材料を使用しても緩慢かつ制御される
ように可溶性肥料の栄養素を放出する新規な塗布肥料構
成物を提供することにある。本発明の別の主目的は、塗
布された粒子が反復される荒い取り扱いにより厳しい振
動及び擦傷を受ける場合でも、殆ど、或いは完全に摩耗
が発生せずかつ放出制御が維持されるように可溶性肥料
粒子にしっかりと結合されるコーティングをもつ塗布肥
料構成物を提供することにある。本発明のさらに別の主
目的は、これらの耐摩耗性で制御された放出塗布肥料構
成物を製造する有効な方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の実施態様
は、耐摩耗性の制御された放出肥料粒子構成物におい
て、（Ａ）少なくとも１０％の反応性官能基を含んでい
る水溶性肥料化合物の中心素材、及び（Ｂ）中心素材の
反応性官能基と多官能モノマータイプ化合物の過剰分子
を反応させることによって形成される中心素材を取り囲
み、かつこれと化学的に結合されたベース成分とから成
る前記の構成物を要旨とするものである。
【０００８】また、本発明の第２の実施態様は、少なく
とも１０％の反応性官能基を含む粒子の形状の肥料の水
溶性中心素材である反応性成分Ａ；反応性官能基をもつ
モノマータイプである成分Ｂ；及び水不溶性ポリマー封
止層として存在する成分Ｃから成る耐摩耗性で制御され
た放出肥料構成物であって；前記成分ＡＮＢ及びＣは、
成分Ｂの反応性官能基が成分Ａ及びＣの各々の反応性官
能基と反応するように選択され、かつ前記成分Ａ、Ｂ及
びＣの割合は成分Ｂが成分Ａの前記粒子の表面で実質的
にすべての反応性官能基と反応する反応部分を提供し、
かつ成分Ｃ上の反応性官能基と反応する十分な量存在し
て、成分Ｃの封止層をその上にもつ成分Ａの粒子を形成
し、また成分Ａ及びＣが成分Ｂによって化学的に共に結
合されるように選択される耐摩耗性で制御された放出肥
料構成物を要旨とするものである。
【０００９】さらに、第３の実施態様は、耐摩耗性粒子
状肥料構成物の段階的製造方法において、（Ａ）温度３
０℃〜１６０℃で流動状肥料粒子素材に多官能性カップ
リング剤の過剰分子を適用し、１〜６０分間保持するこ
とによって、少なくとも１０％の反応性官能基を含む水
溶性肥料材料の粒子をベースコーティングで取り囲みか
つ化学的に結合すること；及び（Ｂ）ベースコーティン
グの過剰量の多官能性カップリング剤を、該カップリン
グ剤の官能基と反応性の官能基をもつ反応性材料と反応
及び重合させ、水不溶性ポリマーを形成させて水不溶性
封止層で前記ベースコーティングを取り囲み、かつ化学
的に結合することから成り、前記反応性材料とカップリ
ング剤の官能基の割合が、温度６０℃〜１６０℃でベー
スコートされた流動性粒子素材に対し、反応性材料を塗
布して、１〜６０分間保持することにより、１〜３にさ
れる前記の方法を要旨とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明によれば、著しく高い耐摩
耗性をもつ制御された放出肥料構成物及びそれら構成物
の製造方法は、カップリング剤により発生する結合で、
求核性基のような反応性官能基を有する微粒子状の肥料
化合物の水溶性の中心素材を、水不溶性重合コーティン
グ或いは封止層と結合されることによってもたらされ
る。このようにして微粒子形状の肥料構成物は、放出可
能な窒素或いは他の植物栄養素を含む水溶性の中心素
材、及びカップリング剤により水溶性素材を取り囲みか
つこの素材に化学的に結合される水不溶性封止層から成
る。このカップリング剤は、それ自体水溶性中心素材に
対し強固に結合し、一般にベースコートを生成し、次い
でこのベースコートが水不溶性コーティング或いは封止
層に対し結合するので、塗布肥料粒子は、極端な振動、
衝撃、及び擦傷の条件下ですら摩耗に対し高い抵抗力を
示す。このカップリング剤の強力な結合は、好ましい実
施例では水溶性中心素材の表面で、及び表面に隣接して
ＮＨ２基のような求核性官能基と、液状多官能イソシア
ネートのイソシアネート基のようなカップリング剤での
官能基との化学反応によって達成され、中心素材及びベ
ースコーティングの不可欠部分である置換尿素のような
錯体を形成する。
【００１１】カップリング剤、或いはベースコーティン
グは、それから水分侵入に対するバリヤ及び肥料粒子の
中心素材から可溶性肥料の放出をもたらす水不溶性封止
層に取り囲まれかつ化学的に結合される。この封止層
は、多官能価イソシアネートのようなカップリング剤
と、有機ポリオールのような反応性官能基をもつ材料を
反応させることによって生成され、従ってベースコーテ
ィングとまた、順に水溶性中心素材と化学的に結合す
る。
【００１２】この放出肥料構成物の製造方法は、水溶性
中心素材及び水不溶性コーティング或いは封止層を構成
する材料の官能基と反応性の官能基を有するカップリン
グ剤により、水不溶性ポリマーコーティング或いは封止
層で、求核性基のような官能基を有する水溶性肥料化合
物の粒子を取り囲みかつ化学的に結合する必要がある。
水溶性中心素材がＮＨ２官能基を有する好ましい実施例
では、この中心素材は、カップリング剤と反応させ、温
度３０〜１６０℃で流動状粒子素材に対し液状多官能イ
ソシアネートの過剰分子を適用し、１〜６０分間の間保
持することによって置換尿素から成るベースコーティン
グを生成する。次いでこのベースコーティングは、一定
量の無水有機ポリオールと、カップリング剤の多官能イ
ソシアネートの残留官能基との反応及び重合化によって
水不溶性封止層で取り囲まれかつ化学的に結合され、温
度６０〜１６０℃でベースコートの流動状の粒子素材に
対しポリオールを適用し、次いで１〜６０分の間保持す
ることによりイソシアネート（ＮＣＯ）対ヒドロキシル
（ＯＨ）の比率が１〜３となる。
【００１３】本発明の耐摩耗性で制御された放出肥料構
成物は、水溶性肥料の中心素材を含む。この肥料は、通
常植物栄養素に使用される化合物或いは配合物である。
この中心素材は、カップリング剤に化学的に結合する反
応部分を提供するため求核性基のような反応性官能基を
少なくとも約１０％を含まねばならない。水溶性肥料の
中心素材は、カリウム、燐、窒素及び硫黄を含む材料の
ような肥料値をもつ各種の任意材料とすることができ
る。しかしながら、その材料がカップリング剤との反応
に対し中心素材の表面で利用できる反応性官能基をもつ
ことが重要である。有用な材料には、尿素、ウレアホル
ム及びアルキルウレアを含む置換尿素のようなＮＨ
２（アミノ）官能基を有する化合物；ビウレット、グア
ニジン、メラミン、アミノ酸、蛋白質、メチロールウレ
ア、エタノールアミン、及びアンモニア化合物類；窒素
含有ポリオールのようなＯＨ（ヒドロキシル）官能基及
び肥料値をもつ化合物類、及び肥料材料モノアンモニウ
ムホスフェート、ジアンモニウムホスフェート、アンモ
ニウムポリホスフェート、モノポタシウムホスフェー
ト、重炭酸カリウム、硫酸アンモニウム、及び重硫酸カ
リウムが含まれる。蟻酸カリウム、酢酸カリウム及び二
酢酸カリウムのようなカルボキシル官能基、及び原素硫
黄を含む肥料材料も使用することができる。求核性基の
ような反応性官能基は、上述のように所要反応部分を提
供するため少なくとも約１０％の量で存在しなければな
らない。求核性官能基の割合は、少なくとも２３％が好
ましく、２３〜６０％が一層好ましい。本明細書を通じ
て使用されるすべての％は、別に規定するところのない
限り重量％である。
【００１４】前記カップリング剤は、水溶性素材の表面
で反応し、中心素材を取り囲みかつこれと化学的に結合
するベースコーティングであると考えることができるも
のを形成し、次いで第２材料と反応して水不溶性コーテ
ィングを形成する。このカップリング剤は、カップリン
グに利用できる少なくとも２つの官能基をもつ任意のモ
ノマータイプの材料にすることができる。本明細書で
は、モノマータイプ成分或いはモノマータイプ材料は、
所要の官能基をもつそれらの材料を含み、また化合物、
低分子量ポリマー等を含んでいる。利用可能な官能基
は、水溶性中心素材で求核性基のような反応性官能基
と、また水不溶性コーティングをもたらす成分の官能基
とも反応するように選択されねばならない。使用できる
材料は、水溶性素材及び水不溶性コーティングを形成す
る成分での官能基によれば、ジフェニルメタンジイソシ
アネートによって例示されるような多官能イソシアネー
ト；アミノ置換カルボキシル基の外にテレフタル酸、及
びアジピン酸で例示されるようなポリカルボン酸；無水
マレイン酸で例示されるようなポリカルボン酸の無水
物；テレフタル酸メチルで例示されるようなアルキル化
ポリカルボン酸等にすることができる。水溶性中心素材
がアミノ官能基を有し、またカップリング剤がポリイソ
シアネートである場合、ベースコーティングは、中心素
材のＮＨ２基と多官能イソシアネートの過剰分子とを反
応させることによって形成される置換尿素から成る。こ
の化学的結合は、中心素材で利用できるＮＨ２基と反応
させるように、中心素材の表面でまたその近くでのイソ
シアネートの侵入によって形成される。イソシアネート
のようなカップリング剤の過剰分子は、ＮＣＯ（イソシ
アネート）基のような十分な官能基が存在して、中心素
材の表面で利用できる反応性基のすべてと反応し、また
封止層と化学結合を形成するよう十分な未反応基を提供
する。
【００１５】ベースコーティングを取り囲みかつ化学的
に結合する水不溶性封止層は、水不溶性コーティング或
いは封止層を形成するに十分な材料量と、カップリング
剤或いはベースコーティングの過剰な多官能イソシアネ
ートとの反応及び重合によって形成される。カップリン
グ剤がポリイソシアネートの場合、好ましい封止材料
は、ＮＣＯ対ＯＨの比率が１〜３となるに十分な量の無
水有機ポリオールである。水不溶性封止コーティングを
形成するのに使用できる他の材料は、カップリング剤の
官能基と反応するため十分な反応性官能基を有する多数
の材料である。これらの材料は、トリエタノールアミン
とブレンドされるポリエチレンテレフタレートポリエス
テルの生産において繊維用銘柄グリコールのリサイクル
回収の蒸留底部より得られるポリオールによって例示さ
れるカップリング剤と反応性のヒドロキシル及びアミノ
基を有するポリエステル樹脂；モノメチロールウレア、
メチレンジウレア、及びポリメチレンウレアによって例
示されるホルムアルデヒド或いはアミノホルムアルデヒ
ド官能基を有する材料；ならびに置換結合尿素を含む反
応性成分を含んでいる。水不溶性封止層を形成するカッ
プリング剤と反応するに適する別の材料は、カプロラク
タム、エピクロロヒドリン、酸化プロピレン、酸化スチ
レン、ヘキサメチレンテトラミン、及び天然や合成多糖
類を含んでいる。
【００１６】中心素材からの肥料放出速度を、封止層を
取り囲む水不溶性コーティング１〜１０層或いはそれ以
上をもつ粒子構成物を使用して耐摩耗力の低下なしにさ
らに減少できることが判明した。５層以上のコーティン
グは、水にさらした後、実質的に栄養素を放出させなか
った。これらの水不溶性コーティングが肥料粒子の０．
５〜５％にある場合にも、これらのコーティングが有効
であると判明した。この量より少ないと、認め得るほど
に水侵入を減少させず、またこの量より多いと、コーテ
ィング強度及び耐摩耗性の減少を起した。
【００１７】コーティング自体として又はこのコーティ
ングに対する成分或いは添加剤としての水不溶性コーテ
ィングは、肥料、除草剤、殺虫剤或いは殺カビ剤材料で
分布するか、或いは長期の有効性をもたらすためより低
い可溶性の肥料で該肥料を補充するため有効な方法とす
ることができることが判明した。例えば、この水不溶性
コーティングは、ヘキサジノンのような除草剤でさらに
コートすることができ、或いはメラミンによって例示さ
れるｓ−トリアジンのような向上された栄養価をもつ肥
料粒子をもたらす材料で、このコーティングをコートす
ることができる。土壌への肥料の吸収の指示器を与える
ため水不溶性コーティングに対し着色剤を設けることも
できる。
【００１８】ベースコーティングと水溶性肥料の中心素
材との間で所望の化学的結合を達成するため、その構成
物で使用される多官能イソシアネートのようなカップリ
ング剤が反応時流動状になりかつ２５℃で動粘性が２０
０センチポアズ以下をもつのが好ましく、特に６０〜１
２０センチポアズの間が一層好ましく；またこのカップ
リング剤が比較的低い温度、例えば、約１６０℃以下の
温度で、またより好ましくは３０〜１１０℃、更に好ま
しくは９０〜１００℃で化学的に反応性であることが必
要である。最も有効なカップリング剤は、１０〜６０％
の反応性官能基、好ましくは２５〜４５％を有するもの
である。
【００１９】ベースコーティングを形成するため使用さ
れるカップリング剤の量は、一般に塗布された粒子の耐
摩耗性に厳密に関連する。このカップリング剤が全肥料
粒子の０．０３〜１０％であることが好ましいことが判
明した。この量が少ないと、満足な結合をつくらず、一
方この量が多すぎると、実際上適用が困難でありかつコ
ストがかかる。
【００２０】本発明の肥料粒子がばら或いはだらり（ｂ
ｕｌｋ ｏｒ ｂａｇｇｅｄ）とした形状の市販の肥料
として実際使用するため素材へ容易に組み合わせること
ができることが判明した。さらに判明したことは、この
粒子の素材が凝塊形成することなく長期間の間自由流動
及び安定貯蔵させるため、珪藻土を添加するようなコン
ディショナーを必要としないことである。
【００２１】市販の制御された放出肥料として特に有用
な本発明による肥料構成物は、２６〜５３％のＮＨ２官
能基を有する尿素の中心素材：尿素の中心素材からのＮ
Ｈ２官能基と、肥料粒子の０．５〜１．５％に等しくま
た３０〜３３％のＮＣＯを含む重合性ジフェニルメタン
ジイソシアネートの過剰分子とを反応させることによっ
て形成され、中心素材を取り囲みかつこれに化学的に結
合されるベースコーティング；ＮＣＯ対ＯＨの比率が
１．１〜１．８となるような量のポリアルキレンテレフ
タレートポリエステルポリオール、５〜１５％のトリア
ルカノールアミン及び１％以下の水とを、ベースコーテ
ィングの過剰のポリマージフェニルメタンジイソシアネ
ートと反応及び重合することによって、また２２５〜３
５０のヒドロキシル価を示すことによって形成され、ベ
ースコーティングを取り囲みかつこれに化学的に結合さ
れる水不溶性封止層；及び肥料粒子が０．５〜１．５％
に達する各コーティングで封止層を取り囲む１〜５層の
水不溶性コーティング；から成り、それらコーティング
が水不溶性コーティングのＮＣＯ対ＯＨの比率が１．０
〜１．５となるため交互の層に適用されたポリマージフ
ェニルメタンジイソシアネート及びポリアルキレンテレ
フタレートポリエステルポリオールの複数層から成って
いる。
【００２２】２７５〜３２５のヒドロキシル価及び２５
℃で動粘性が１２，０００〜１６，０００センチポアズ
をもつポリエチレンテレフタレートポリエステルポリオ
ールが本発明の構成物に対する特に有効なポリアルキレ
ンテレフタレートであったことが判明した。さらにかま
残（Ｓｔｉｌｌ−ｂｏｔｔｏｍｓ）として、また別の方
法によってプラスチック或いはファイバに対するポリエ
ステルの生産において回収されるこの材料が本発明で使
用するため経済的及び有効なポリオールであったことが
判明した。
【００２３】本発明の放出肥料構成物をそれによってつ
くることができる有効な方法は、３０〜１６０℃の温
度、好ましくは９０゜〜１２０℃の温度で肥料の流動状
の粒子素材に対し液状多官能イソシアネート、好ましく
は３０〜３３％のＮＣＯを含むポリマージフェニルメタ
ンジイソシアネート０．５〜１．５％の過剰分子を適用
しかつ１〜６０分間、好ましくは２〜１０分間保持する
ことによって置換尿素から成るベースコーティングで、
好ましくは尿素、ビウレット、グアニジン、ウレアホル
ム、アルキルウレア、メラミン及びＮＨ２官能基を少な
くとも１０％、及び好ましくは２６〜５３％を含むアン
モニア化合物から成る水溶性肥料材料の粒子を取り囲み
かつ化学的に結合することから成る。
【００２４】本発明の基本コーティング及び封止層を適
用するため肥料の流動状の粒子素材を発生させるため若
干の実施方法が使用でき、またこの方法をバッチ状或い
は連続的に行ってもよいことが判明した。回転ドラム
は、満足に働らくことが判明した。連続するようにこの
装置を使用する場合、それら反応剤がこの回転ドラムを
通過するとき、殆ど逆混合（ｂａｃｋｍｉｘｉｎｇ）が
ないようにこの装置を操作する必要があった。さらに、
多官能イソシアネート及び無水ポリオールがべースコー
ティング、封止層、及び水不溶性コーティングをつくる
に必要な順序で多数の個所で粒子へスプレすることが必
要であった。流動床で本発明の方法を実施できることも
判明した。連続的に操業する場合、それらの流動床は、
直列に動作させ、連続流動床の各々において１つの反応
剤が添加される。
【００２５】ベースコーティングを完成したとき、この
方法は、ＮＣＯ対ＯＨの比率が１〜３、好ましくは１．
１〜１．８となるため、無水有機ポリオール、好ましく
はポリアルキレンテレフタレートポリエステルポリオー
ルの一定量と、ベースコーティングの過剰の多官能イソ
シアネート、好ましくはジフェニルメタンジイソシアネ
ートとを反応及び重合することによって水不溶性封止層
でベースコーティングを取り囲みかつ化学的に結合する
ことによって連続させてもよい。このポリオールが１〜
１５％の反応触媒及び０．１％以下の水を含みかつ２２
５〜３５０のヒドロキシル価をもつ場合、最良の結果を
得ることが判明した。適当な反応触媒は、アルカノール
アミン、メラミン、オクタン酸錫、オクタン酸鉄である
と判明した。水不溶性コーティングでベースコーティン
グの取り囲みかつ化学的に結合することは、６０℃〜１
６０℃の温度、好ましくは８０℃〜１２０℃でベースコ
ートの粒子素材に対しポリオールを適用し、また１〜６
０分間、好ましくは２〜１０分間保持することによって
行われている。
【００２６】本発明による方法は、必要に応じて水侵入
に対するより大きい抵抗を追加するように実施する。こ
れは、１００℃〜１５０℃の温度で肥料の流動状粒子素
材に対しＮＣＯ対ＯＨの比率が１．０〜１．５となるた
め多官能イソシアネート、好ましくはジフェニルメタン
ジイソシアネート、及び無水ポリアルキレンテレフタレ
ートポリエステルポリオールの交互の層を適用し、また
２〜１０分間保持することによって肥料粒子が０．５〜
１．５％の量となる各コーティングで、１〜５層の水不
溶性コーティングをもつ封止層を取り囲むことによって
完成される。
【００２７】本発明の構成物及び方法に固執する限り、
封止層或いは水不溶性コーティングでかなりの量の稀釈
充填剤を含むことができるのも判明した。珪石灰、石
灰、シリカ、白雲石及びベンガラのような不活性粉末
は、摩耗に対する抵抗及び制御栄養素放出を維持しなが
ら多官能イソシアネート及びポリオールの消費を減少さ
せるため稀釈充填剤のように使用してもよい。
【００２８】微細に分割された植物栄養素、特に微細栄
養素として公知の多数の化学薬剤は、封止層及び水不溶
性コーティングで稀釈充填剤として有効に使用してもよ
い。微細栄養素のうちには、稀釈充填剤が亜鉛、銅、マ
ンガン、及び鉄の酸化物及び硫化物であるように、混在
物が特に適しているものもあることが判明した。成長す
る植物に影響を与える農業用化学薬剤は、稀釈充填剤と
して、或いは水不溶性コーティングとして、或いは水不
溶性コーティング上へのコーティングとして微細に分割
した形状で含むことができる。農業用化学薬剤のうちに
は、除草剤、ヘキサジノン、２，４−Ｄ及びアトラジン
を特に有効に含むものもあることが判明した。
【００２９】それらの稀釈充填剤をポリオールとのブレ
ンドによりまた液体分散体としての化合物を適用するこ
とによって使用してもよいことが判明した。稀釈剤が微
細に分割された乾燥粉末である場合、乾燥粉末をベース
コートと封止層との間、封止層と水不溶性コーティング
との間、及びポリオール適用に先立って使用される粉末
の層をそれぞれもつ水不溶性コーティングの間に適用し
てもよいことが判明した。本発明により多官能イソシア
ネート及び有機ポリオールの追加層を反応のために添加
したコートの流動状の粒子素材に対して乾燥粉末稀釈剤
を添加することによって適用される。
【００３０】粒体を形成するのに使用されるポリオール
の重量の２倍以下に使用される稀釈充填剤の量を限定す
るのが好ましく、またこの量が優れた耐摩耗性を得るた
めポリオールの重量に等しい重量に対して限定されるの
がさらに好ましい。若干の異なる稀釈充填剤は、単独粒
子或いは粒子の素材の若干の連続層にして用いてもよ
い。従って、所定の粒子或いは多数の粒子で不活性体、
除草剤、及び栄養素の稀釈剤を支持することができるの
が判明した。
【００３１】本発明が主として肥料の水溶性の中心素材
及びカップリング剤の複合材料上の水不溶性封止層を指
向しているが、残留官能基を有するように水溶性の中心
素材とカップリング剤を反応させることによってつくら
れる中間材料は、貴重な中間構成物である。従って、こ
の中間構成物は、肥料、即ち農業用成分と中間体との反
応によって除草剤、殺カビ剤、殺虫剤等のような補助的
農業用成分を含む水溶性の中心素材を設ける手段として
使用することができる。さらに、この中間体は、例え
ば、改良した肥料値及び植物栄養素の放出の改良制御を
もたらすためメラミンとこの中間構成物の反応により強
化された肥料粒子をもたらす便利な手段を提供する。
【００３２】前述の記載では、用語“多官能イソシアネ
ート”が一般にポリイソシアネートとして公知の脂肪族
系、芳香族系、及び脂肪族芳香族系ポリイソシアネート
化合物を定義するように使用されているのが理解でき
る。これらの化合物は、反応に利用できる２つ或いはそ
れ以上のＮＣＯ基を有し、またポリウレタンポリマーの
生産で広く使用される。
【００３３】用語“有機ポリオール”は、脂肪族系或い
は芳香族系の炭素骨組に設けられる２つ或いはそれ以上
のＯＨ基を有する有機化合物を定義するために使用され
る。ＯＨ基の求核性性質のために、これらの化合物は、
求電子的多官能イソシアネートと容易に反応及び重合さ
せることができる。本発明で使用される有機ポリオール
は、カップリング剤がポリイソシアネートである場合、
ほぼ無水にしなければならない。存在する何らかの水
は、イソシアネートと反応し、炭酸ガスを発生し、それ
によって封止層を貫通する穿孔を発生しかつ封止層の所
望の水分の侵入より多くなってしまう。エチレン或いは
プロピレングリコールのような低分子量ポリオール、或
いはかなりの量の低分子量ポリオールを含むブレンドポ
リオールの使用は同様に若干の炭酸ガスを発生しかつ封
止層の効力をより低下させることが判明した。
【００３４】用語“置換尿素”は、Ｒ′ＮＨ２のＮＨ２
基とＲＮＣＯのＮＣＯ基の反応によって形成されるＲＮ
ＨＣＯＮＨＲ′のような化合物を規定するため使用され
る。それらの置換尿素は、限定された水溶性を示す固体
である。それらは、一般に水溶性過ぎて水による溶解か
ら肥料の水溶性の中心素材を保護できない。しかしなが
ら、これらの尿素は、水溶性の中心素材と水不溶性封止
層との間で極めて強力な物理及び化学的結合を生成す
る。この予想外に強力な結合に対する正確な理由は、明
確ではないが、しかしそれは、中心素材及び封止層のイ
ソシアネートポリマー双方のＮＨ２基に対する置換尿素
の化学的類似性へ関連するものと考えられる。
【００３５】本発明の構成物は、水不溶性封止層の有機
ポリオールが２つ或いはそれ以上のＯＨ基で終る脂肪族
系、芳香族系及び脂肪族芳香族系のポリエーテル及びポ
リエステル化合物、或いはそれらの混合物から選択され
た場合、所望の耐摩耗性及び制御された栄養素放出をも
っていたことも発見された。これらのポリオールは、エ
チレングリコールと酸化エチレンとの反応及び重合によ
ってつくられるような単純ポリエーテル、或いは芳香族
基、及びアミンを末端基とする基の反応及び重合によっ
て生成されるような複雑なポリエーテルにしてもよい。
それらのポリエステルは、テレフタル酸とエチレングリ
コールの反応及び重合によって生成されるような単純ポ
リエステル或いは、多数の追加モノマーを含む複雑ポリ
エステルにしてもよい。さらにポリエーテルとポリエス
テルの混合物を有機ポリオールとして有効に使用できる
ことが発見された。満足な封止層を確保するため、それ
らのポリオールが０．１％以下の水を含みかつ２００〜
４００のヒドロキシル価をもつことが必要であった。そ
の範囲外のポリオールは、封止部を穿孔し或いはイソシ
アネートと徐々かつ完全に反応した。
【００３６】封止層の強さは、有機ポリオールに１〜２
０％の反応触媒を含んでいる場合、増加されることが判
明した。アルカノールアミン類、メラミン、アルキルア
ミン類、オクタン酸錫、及びオクタン酸鉄を含む有効封
止層を形成するポリオールの反応を触媒する多数の材料
が判明した。
【００３７】それら肥料化合物への水溶性の中心素材の
ＮＨ２ のような植物栄養素の供給は、本発明に対して
決定的である。尿素、ビウレット、グアニジン、ウレア
ホルム（メチレンウレアポリマー）、メラミン、及びア
ンモニア化合物類は、所要量のＮＨ２ を含む複合粒子
を生成するため他の植物栄養素類と組み合わされる場
合、或いは単独粒子として使用される場合、満足量のＮ
Ｈ２基を供給することが判明した。カリウム、燐及び硫
黄のような他の植物栄養素は、窒素含有材料の一部分或
いはすべてと交換できる。
【００３８】この製造方法は、有効な耐摩耗性で制御さ
れた放出構成物を確保するのに重要である。例えば、有
機溶媒にポリウレタンのような水不溶性樹脂を溶解、粒
子に対して上記液体を適用し、かつその溶媒を蒸発する
ことによってベースコーティングと水溶性肥料の中心素
材との間の確かな化学的結合を得ることができなかっ
た。またワックス、ポリエチレン、或いはポリスチレン
のような熱可塑性溶融材料を水溶性粒子へ適用しかつ冷
却することによってもそのような確かな結合を得ること
ができなかった。さらに、強力なベースコートをつくる
ため水溶性の中心粒子に対しプリフォームした置換尿素
を簡単に添加することができなかった。これらの置換尿
素が現場で形成されることが必要であった。前述の方法
の失敗は、中心素材がベースコーティングへ化学的に結
合されず、またベースコーティングが水不溶性コーティ
ングへ結合されないからである。
【００３９】本発明の上述の説明は、部分的に主として
求核性官能基としてアミノ基を支持する水溶性素材の利
用に対して指向されていた。しかしながら、水溶性素材
が異なる求核性官能基を支持する場合、同じ考慮が当て
はまることはいうまでもない。本発明は、主としてカッ
プリング剤としてポリイソシアネートを使用することに
関しても説明された。再び別の或いは異なる官能基の組
合せをもつカップリング剤を使用する場合、同じ考慮が
当てはまることが理解される。結局、本発明は、水不溶
性コーティング或いは封止層の形成におけるポリオール
の使用に関し主として説明された。異なる水不溶性コー
ティング或いは封止層を使用する場合、同一考慮が当て
はまることが理解される。決定的な特徴は、これまで述
べたように、植物栄養価をもつ水溶性の中心素材、及び
水溶性の中心素材が水不溶性コーティング剤に対しカッ
プリング剤によって化学的に結合するためにこのカップ
リング剤と相溶可能で反応性である水不溶性コーティン
グ或いは封止層を形成するため反応する材料の使用であ
る。
【００４０】
【実施例】 実施例１：−６＋１４米国規格メッシュスクリーンサイ
ズの粒状の肥料粒子の試料が、ＮＨ２官能基を５３％含
んでいる尿素の水溶性の中心素材（粒体）；中心素材を
取り囲みかつこれと化学的に結合され、尿素の中心素材
の表面でＮＨ２官能基とポリマージフェニルメタンジイ
ソシアネート１．３％（粒状の肥料粒子の重量で）との
反応から生ずる置換尿素から成るベースコーティング；
とから構成されて調製された。場合によってイソシアン
酸、ポリエチレンポリフェニレンエステルと称されるこ
のポリマージフェニルメタンジイソシアネートは、ジフ
ェニルメタンジイソシアネート（通常ＭＤＩと略称され
る）を約６５％及び２５℃での動粘性８０センチポア
ズ、平均分子量３５０、比重１．２４、及び官能性イソ
シアネート（ＮＣＯ）濃度３１．９％をもつＭＤＩの高
級オリゴマーを約３５％を含む液体であった。ベースコ
ーティングを形成する間尿素粒体の表面でＮＨ２基によ
ってすべてのＮＣＯ基と反応しないように十分なポリマ
ージフェニルメタンジイソシアネートがあった。遊離−
ＮＣＯ官能基を有するこの中間構成物は、アミンやヒド
ロキシル基のような遊離−ＮＣＯと反応性の基を含む殺
虫剤又は除草剤と反応することができるものである。
【００４１】実施例２：実施例１で得られた中間構成物
は、ベースコーティングを取り囲みかつ結合される水不
溶性封止層を含み、該封止層は、ベースコーティングを
つくるに当り使用される１．３ＮＣＯ基（成分）当り１
ＯＨ基（成分）を提供したポリエチレンテレフタレート
ポリエステルポリオールと、ベースコーティングの過剰
のジフェニルメタンジイソシアネートとを反応及び重合
させることによって生成された。使用されたポリオール
は、グリコール及びテレフタル酸からのポリエステル生
産からグリコールの回収のかま残として回収される副生
成物であった。水分含量は、０．１％以下、遊離ジエチ
レングリコールが８％、及びこのポリオールのヒドロキ
シル価が３１９であった。このポリオールは、反応重合
触媒としてトリエタノールアミンを１０％含んでいた。
ベースコーティング及び封止層の全重量は、粒状の肥料
粒子の３％であった。
【００４２】２００倍の研究所顕微鏡での個々の粒子の
検査は、ベースコーティング及び封止層が連続的で、な
めらかで、かつ肉眼で見える孔或いは亀裂もなく中心粒
子へ完全に固着されていることを示した。
【００４３】実施例３：塗布尿素の−６＋１４メッシュ
粒体の２つの試料について顕微鏡検査を行った。第１試
料は、溶融硫黄を適用し、冷却し、ブライト油（ｂｒｉ
ｇｈｔ ｏｉｌ）のポリエチレン０．６％で封止し、次
いで微細の珪藻土粉末１．１％で調整することによって
つくられる原素硫黄１８％でコートされた。第２試料
は、揮発性炭化水素溶媒に溶解されるポリエチレンポリ
マーの層でスプレすることによってつくられた。使用さ
れたウレタン樹脂の全量は５重量％に達した。硫黄コー
ト尿素は、多数の亀裂、塊の範囲或いは厚い硫黄コート
を含むように観察された。ウレタンコート尿素粒子は、
そのコーティングが固着されず、かつ中心尿素粒子と接
触しない範囲を含むことが判明した。このコーティング
は、かなりの数の気泡及び脱出溶媒蒸気により発生され
た若干の孔を含んでいた。
【００４４】実施例４：実施例２の構成物の各々５００
ｇに達する多数の試料、及び実施例３の硫黄とウレタン
コート尿素は、直径約１ｃｍの鋼球４０個を含み、かつ
２０分間で１００回転／分で転動させられ、高度の擦傷
及び衝撃を与える６吋直径×６吋長さの磁器製の研究室
用ボールミルに入れられて、摩耗に対する抵抗に対し試
験された。試験期間の終りに試料粒子は、取出されかつ
５分間研究室用振動篩でふるいにかけることによって測
定された。各試料から１６メッシュスクリーンを通過す
る材料量は、秤量された。かなりの量の微粉末は実施例
２の構成物からは生成されなかった。硫黄コート尿素及
びウレタンコート尿素からの微粉末は、それぞれ７．２
〜１．８ｇに達した。
【００４５】実施例５：それぞれ２５ｇに達する実施例
４の摩耗試験からの多数の試料が水１００ｇに入れら
れ、かつ静かに閉鎖されたびんで１００℃で２４時間貯
蔵された。実施例２の構成物、ウレタンコート尿素、及
び硫黄コート尿素から溶解された尿素量は、それぞれ
７．１、４３．６、及び７８．３％であった。
【００４６】実施例６：粒子転動を誘発させる１５の傾
斜リフトを備える２４吋直径×１０吋長さの研究室回転
ドラム塗装機に対し、ＮＨ２基を５２％を含む−４＋６
メッシュの粒状尿素粒子４０００ｇが添加され、かつ３
０回転／分でドラムの回転が開始された。尿素を取り囲
んでこれに結合されるベースコーティングは、ＮＣＯを
３０％を含み、かつジフェニルメタンジイソシアネート
（ＭＤＩ）５０％及びＭＤＩの高級オリゴマー５０％か
ら成る１．０％の液体ポリマージフェニルメタンジアソ
シオネートを１１０℃で塗装機の流動状の尿素の表面上
へスプレすることによって形成され、かつ２分間反応さ
せて置換尿素を生成させた。ベースコーティングの外側
表面で残っている未反応ＮＣＯ基の過剰分子は、この方
法の中間段階でその粒子を若干粘着性にした。
【００４７】ベースコーティング上で封止層をつくるた
め、塗装ドラムの回転を続け、かつ粒子上でのポリオー
ルの反応性及びコート速度を改良するため、ドラム内の
流動状の粒子素材へ８０℃へ予熱されたポリオール１．
５％をスプレした。スクラップテレフタレートポリエス
テルボトルから成るポリオールは、トリエチレングリコ
ールに還流することによって粉砕及び溶解された。この
経済的なポリエステルポリオールは、ヒドロキシル価を
２４０もち、また９％のトリエチレングリコール及び
０．１％以下の水を含み、さらに２５℃で粘性１３．８
００センチポアズをもった。その使用に先行して、トリ
エタノールアミン１０％がポリオールに対し反応及び重
合触媒として添加された。その封止層は、塗布粒子の温
度を２分間１１２℃で保持することによって形成され
た。それらの粒子の約半分は、塗装ドラムから高温で排
出され、かつ摩耗及び水溶解に対し硬く、極めて抵抗性
のあることが分った。
【００４８】実施例７：実施例６からの生成物２０００
ｇが回転ドラムで保持され、また実施例６のジイソシア
ネート及びポリオールの交互の層が封止層のコート尿素
粒子の素材上へ１２０℃でスプレされた。各２つの塗布
は、別の一連のスプレを適用する前に４分間重合させら
れた。各一連のスプレは、ジイソシアネート１．０％及
びポリオール１．４％を含んでいた。２連の水不溶性コ
ーティングは、封止層上へ塗布され、７．３％コーティ
ングの全コーティングになった。塗布された粒状の顕微
鏡試験は、大体において孔、気泡、及び亀裂のないこと
を示した。各コーティングは、ほぼ被覆したコーティン
グの部分であるように見え、また尿素の中心粒子とコー
ティングとの間に空隙はなかった。
【００４９】実施例８：実施例７の生成物が実施例４の
摩耗試験に付され、かつ微粉末０．１ｇ以下が作り出さ
れた。２０００ｇのポリウレタンコート尿素試料は、炭
化水素溶液として適用しかつ各層から溶媒を蒸発させる
ことによって、それぞれポリウレタンポリマ２％になる
４層で−４＋６メッシュの尿素を塗布することによって
調製された。同じ尿素粒子の試料２０００ｇが封止剤
０．５％及びコンディショナー１．０％をもつ原素硫黄
２８％でコートされた。硫黄及びウレタンコート粒体の
試料は、実施例４の摩耗試験に付された。摩耗量はそれ
ぞれ４．７及び１．１ｇに達した。
【００５０】実施例９：実施例４の摩耗試験に付された
試料は、微粉末を放棄した後、実施例５の水溶解試験に
付され、この試験を除いて粒体から溶解される尿素量を
測定する前に７日間塗布粒体は、静止したままにされ
た。実施例８のウレタンコート尿素４７．７％及び硫黄
コート尿素６１．１％に較べて、実施例７でつくられた
粒体の尿素７．４％しか溶解されなかった。
【００５１】実施例１０：水溶性の中心素材として、メ
ラミン４５％及び尿素５５％を含む同時粒状化される尿
素及びメラミンの−６＋１４メッシュ粒子を使用して実
施例６を反復し、また２つの追加の一連の水不溶性コー
ティングは、実施例７でのように添加され、全コーティ
ング７．５％をつくった。顕微鏡試験は、コーティング
封止の完全であることを示し、また実施例９の７日間水
溶解試験の示すところによれば、溶解された全窒素が含
まれる尿素３．８％に等しかった。
【００５２】実施例１１：肥料の水溶液素材として（−
ＯＨ）官能基を含有するペレット状仮性カリ（ＫＯＨ）
を、その表面で２０％グルセリン及び１０％トリエタノ
ールアミンが加えられた氷酢酸（ＧＡＡ）から主として
成る液体カップリング剤と８２℃で反応させた。ＧＡＡ
とＫＯＨの反応で酢酸カリと水が生成した。水はそのま
ま蒸発するか過剰の未反応液体カップリング剤に吸収さ
れた。次に、この吸収水を含んだ過剰カップリング剤
は、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）と反
応し、そのイソシアネート（−ＮＣＯ）官能基とＧＡ
Ａ）グリセリン、トリエタノールアミン及び水の官能基
との反応によって水不溶性封止層を形成した。
【００５３】３００ｇのＫＯＨペレットを回転ドラムで
８２℃に加熱した。回転ドラムにペレットを投入しなが
ら、２１ｇのＧＡＡ、６ｇのグリセリン及び３ｇのトリ
エタノールアミンより成る３０ｇの液体カップリング剤
をペレット床の流動表面に注入した。２分後には、その
間に、液体カップリング剤がＫＤＨペレットの全表面に
くまなく流れ、そのペレット表面が液体カップリング剤
中のＧＡＡと反応した。次いで、カップリング剤で被覆
された全ペレット表面に流れるように４５ｇのＭＤＩを
注入した。カップリング剤の各種成分とＭＤＩとの反応
で水不溶性封止層としてのポリウレタン、ポリマー及び
ウレタンアセテートが生成した。
【００５４】実施例１２：水溶性中心素材として、７１
℃に加熱された（−ＮＨ２）官能基をもつ尿素粒子を、
５％塩酸が加えられた４０％メタノール水に溶解した５
５％こはく酸より成る液体カップリング剤で被覆した。
その液体は、加熱された尿素粒子表面に流れると、メタ
ノールは蒸発し、その蒸気が脱ガスコンデンサーで回収
された。こはく酸は、ＨＣｌの存在下で尿素の（−ＮＨ
２）官能基と反応して尿素顆粒表面にこはく酸アミドベ
ースの被覆を形成した。過剰量のこはく酸カップリング
剤混合物をジエチレングリコールと反応させ、次いで、
前記ベース被覆粒子に適用して水不溶性のポリエステル
封止層を形成させた。
【００５５】本発明を例示する上述の諸例では、水溶性
中心素材は、ウレアホルム、アルキルウレア、ビウレッ
ト、グアニジン、メラミン、アミノ酸、蛋白質、メタノ
ールウレア、エタノールアミン、アンモニア化合物、窒
素含有ポリオール、モノアンモニウムホスフェート、ジ
アンモニウムホスフェート、アンモニウムポリホスフェ
ート、燐酸カリウム、重炭酸カリウム、硫黄アンモニウ
ム、重硫酸カリウム、蟻酸カリウム、酢酸カリウム、二
酢酸カリウム、及び原素硫黄を含む材料を含む他の肥料
含有材料によって置き換えることができる。加うるに、
そのカップリング剤は、テレフタル酸、アジピン酸、無
水マレイン酸、メチルテレフタル酸、或いはポリイソシ
アネート及びポリオールのプレポリマーによって置き換
えることができる。ベースコーティングを取り囲みかつ
これと化学的に結合される水不溶性封止層は、未反応エ
ポキシ基を有するプレポリマー、或いは選択されるカッ
プリング剤と反応性の官能基を支持するホルムアルデヒ
ド樹脂に加えて、カプロラクタム、エピクロロヒドリ
ン、酸化プロピレン、酸化エチレン、酸化スチレン、ヘ
キサメチレンテトラミン、及び天然や合成多糖類をベー
スにすることができる。
【００５６】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば肥料の
栄養素が緩慢で制御できる速度で放出することができ、
また取り扱い中などの振動や擦傷を受けた場合でも殆ど
摩耗することがない肥料粒子構成物を得ることができ
る。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１０％の反応性官能基を含む
    粒子の形状の肥料の水溶性中心素材である反応性成分
    Ａ；反応性官能基をもつモノマータイプである成分Ｂ；
    及び水不溶性ポリマー封止層として存在する成分Ｃから
    成る耐摩耗性で放出制御された肥料組成物であって；前
    記成分Ａ、Ｂ及びＣは、成分Ｂの反応性官能基が成分Ａ
    及びＣの各々の反応性官能基と反応するように選択さ
    れ、かつ前記成分Ａ、Ｂ及びＣの割合は成分Ｂが成分Ａ
    の前記粒子の表面で実質的にすべての反応性官能基と反
    応する反応部分を提供し、かつ成分Ｃ上の反応性官能基
    と反応する十分な量存在し、それによって成分Ｃの封止
    層をその上にもつ成分Ａの粒子を形成し、また成分Ａ及
    びＣが成分Ｂによって化学的に共に結合されるように選
    択される耐摩耗性で制御された放出肥料構成物。
  2. 【請求項２】 成分Ａ及びＣの前記反応性官能基が求核
    性反応基である請求項１記載の構成物。
  3. 【請求項３】 成分Ａの求核性反応基が−ＮＨ２基であ
    る請求項２記載の構成物。
  4. 【請求項４】 成分Ｂがポリイソシアネートでありまた
    成分Ｃがヒドロキシ基を含む請求項３記載の構成物。
  5. 【請求項５】 耐摩耗性の制御された放出肥料粒子構成
    物において、 （Ａ） 少なくとも１０％の求核性官能基を有する水溶
    性肥料化合物の中心素材；（Ｂ） 中心素材の求核性官
    能基と液体親電子的モノマー或いはオリゴマー化合物の
    過剰分子を反応させることによって形成される、中心素
    材を取り囲みかつこれに化学的に結合するベースコーチ
    ング；及び（Ｃ） 無水液状有機求核性モノマー或いは
    オリゴマー化合物とベース成分の過剰の多官能親電子的
    化合物との反応及び重合によって形成された前記ベース
    成分を取り囲み、かつこれと化学的に結合する水不溶性
    封止層；から成る耐摩耗性で制御された放出構成物。
  6. 【請求項６】 耐摩耗性の制御された放出肥料粒子構成
    物において、 （Ａ） 少なくとも１０％の反応性官能基を含んでいる
    水溶性肥料化合物中心素材、及び（Ｂ） 中心素材の反
    応性官能基と多官能モノマータイプ化合物の過剰分子を
    反応させることによって形成される中心素材を取り囲
    み、かつこれと化学的に結合されたベース成分、から成
    る前記の構成物。
  7. 【請求項７】 耐摩耗性粒子状肥料構成物の段階的製造
    方法において、 （Ａ） 温度３０℃〜１６０℃で流動状肥料粒子素材に
    多官能性カップリング剤の過剰分子を適用し、１〜６０
    分間保持することによって、少なくとも１０％の反応性
    官能基を含む水溶性肥料材料の粒子をベースコーチング
    で取り囲みかつ化学的に結合すること；及び（Ｂ） ベ
    ースコーチングの過剰量の多官能性カップリング剤を、
    該カップリング剤の官能基と反応性の官能基をもつ反応
    性材料と反応及び重合させ、水不溶性ポリマーを形成さ
    せて水不溶性封止層で前記ベースコーチングを取り囲
    み、かつ化学的に結合することから成り、前記反応性材
    料とカップリング剤の官能基の割合が、温度６０℃〜１
    ６０℃でベースコートされた流動性粒子素材に対し反応
    性材料を塗布し、１〜６０分間保持することにより、１
    〜３にされる前記の方法。
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