JPH11228272A

JPH11228272A - 被覆粒状肥料の製造方法

Info

Publication number: JPH11228272A
Application number: JP10023344A
Authority: JP
Inventors: Koichi Adachi; 浩一足立; Yasushi Terada; 泰史寺田; Kengo Zensei; 健吾前正
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】二流体ノズルを用いるスプレーコーティング
により、粒状肥料の表面を高分子化合物を主成分とする
皮膜で被覆して、溶解速度を制御した被覆粒状肥料を製
造する方法において、コーティング溶液のスプレーを円
滑に行う。【解決手段】高分子化合物を主成分とする皮膜材料を
溶剤に溶解させたコーティング溶液をガス気流下、二流
体ノズルを用いて粒状肥料粒子に噴霧すると共に該溶剤
を蒸発させて、該粒状肥料粒子表面に皮膜を形成する被
覆粒状肥料の製造方法において、ノズルガス温度を皮膜
材料の溶解温度Ｔ℃に対して（Ｔ＋１０）〜（Ｔ＋６
０）℃の間に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒状肥料の表面を
高分子化合物を主成分とする皮膜で被覆して、溶解速度
を制御した被覆粒状肥料の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、農業分野においては様々な種類の
肥料が用いられてきており、形態的には固体粒状のもの
や液状のもの、肥効速度的には速効性のものから緩効性
のものまである。中でも特に、粒状肥料を高分子化合物
（樹脂）等でコーティング（被覆）したコーティング
（被覆）肥料は、肥料成分が長期にわたり徐々に放出さ
れる特徴があり、施肥回数が少なくて済む等の理由か
ら、近年の農業人口の減少に対応する省力型肥料として
注目されている。

【０００３】このコーティング材には、従来、安価で汎
用的なポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィ
ン系樹脂や、ポリ塩化ビニルおよびそれらの誘導体など
を主流として、その他、様々な樹脂が用いられている。

【０００４】一方、被覆方法としては、樹脂成分を有機
溶剤に溶解させて溶液化したコーティング溶液を、ガス
気流下、粒状肥料粒子に連続的に噴霧し、同時に溶剤を
蒸発乾燥させて、粒子表面に樹脂層を積層していく（以
下、「スプレーコーティング」と称す。）方法が一般に
採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなコ
ーティング肥料を大規模にかつ効率的に製造する方法に
ついては、従来、ほとんど検討が行われていなかった。

【０００６】とくにスプレーコ−ティングにおいては、
コ−ティング溶液をいかに円滑にスプレーするかが重要
となる。即ち、皮膜材料として高分子化合物を用いる場
合、一般に溶剤には溶解し難いため、通常加温して溶解
させることでコ−ティング溶液を調製する。したがっ
て、コーティング溶液をスプレーする際、流路内で温度
が下がると、皮膜材料の析出、ゲル化等が起こり、流路
の閉塞のために、スプレー不可能となる場合がある。こ
のため、一般的には流路の配管を加温ないし保温するこ
とが行われるが、スプレーノズルの部分では、コーティ
ング溶液が微細に液滴化して噴出すると同時に溶剤が蒸
発するため、その蒸発潜熱により先端部分が冷却され、
コーティング溶液のゲル化が起こりやすく、しばしばス
プレーが途中で停止するなどの問題があった。

【０００７】このような現象は、ガスと液とを同時に噴
霧する二流体ノズルで特に起こりやすい。即ち、二流体
ノズルでは、ノズルガスを噴霧液の数１００倍の流量で
流すため、ノズル先端部での液蒸発が激しく、液温度を
上げるだけでは析出を防止し得ない。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決し、二流
体ノズルを用いるスプレーコーティングにより被覆粒状
肥料を製造する方法において、コーティング溶液のスプ
レーを円滑に行うことができる被覆粒状肥料の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の被覆粒状肥料の
製造方法は、高分子化合物を主成分とする皮膜材料を溶
剤に溶解させた溶液をガス気流下、二流体ノズルを用い
て粒状肥料粒子に噴霧すると共に、該溶剤を蒸発させ
て、該粒状肥料粒子表面に皮膜を形成する被覆粒状肥料
の製造方法において、前記二流体ノズルのノズルガス温
度を皮膜材料の溶解温度Ｔ℃に対して（Ｔ＋１０）〜
（Ｔ＋６０）℃の間に保持することを特徴とする。

【００１０】ノズルガスとして、所定温度に加熱したガ
スを用いることにより、ノズル先端部のコーティング溶
液のゲル化及びそれによるスプレー不良を防止して、コ
ーティング溶液を円滑にスプレーすることができるよう
になる。

【００１１】本発明は特に、コーティング溶液の調製に
当り、加熱溶解が必要な皮膜材料、とりわけ、ポリオレ
フィン系樹脂を主成分とする皮膜材料を用いる場合に有
効である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明に好適なコーティング設備
の実施の形態を示す系統図である。

【００１４】図１中、１はコーティング装置であり、こ
の中で粒状肥料粒子とガス気流を接触させながら、二流
体ノズル２よりコーティング溶液のスプレーを行う。二
流体ノズルとは、２重管構造になったノズルであり、内
側の管にコーティング溶液が、外側の管にガスが流れ、
ガスの噴出力で液を微滴化するノズルであり、ガスの流
量、圧力により液滴径を調節できるという利点がある。
３は、コーティング装置１内へ乾燥及び流動用のガスを
送給するためのブロワーであり、４は該ガスの加熱用ヒ
ーターである。この乾燥及び流動用ガスは、コーティン
グ装置１の下部から導入され、多孔板５を通って、多孔
板５上の肥料粒子６を流動させると共に、溶剤を蒸発乾
燥させる。７はコーティング溶液の調整槽であり、この
調整槽７で調製されたコーティング溶液は、ポンプ８に
より二流体ノズル２に送給される。９はノズルガス圧送
用のコンプレッサーであり、このコンプレッサー９で昇
圧されたノズルガスは、ヒーター１０で所定温度に加熱
された後に、二流体ノズル２に供給される。

【００１５】本発明においては、このようなコーティン
グ設備により二流体ノズルを用いてコーティング溶液を
スプレーする際に、ノズルガスとして加温したガスを用
いる。このノズルガスの温度は、皮膜材料の、用いる溶
剤に対する溶解温度Ｔ℃に対して、（Ｔ＋１０）℃から
（Ｔ＋６０）℃の温度までの範囲、好ましくは、（Ｔ＋
２０）〜（Ｔ＋４０）℃である。

【００１６】ここで皮膜材料の溶解温度とは、後述の皮
膜材料の高分子化合物の一定量を加熱下溶剤に完全溶解
させた後、溶液を冷却した際、その高分子化合物が析出
する温度のことである。分析的には、高分子化合物を加
熱溶解させて生じた透明な溶液を冷却する際、析出によ
り溶液が白濁する温度を目視または濁度計を用いて測定
することによって求めることができる。

【００１７】本発明者らの検討によると、ノズルガス温
度が該溶解温度（Ｔ＋１０）℃より低いと、ノズル先端
部で皮膜材料の析出が起こり、ノズルの閉塞が生じて安
定的なスプレーが行えない。一方、ノズルガス温度が高
すぎると、ノズル先端部での溶剤蒸発が激しくなるた
め、スプレーされた溶液の粘度が上昇し、その結果、肥
料粒子間の凝集がおこるため好ましくない。

【００１８】なお、本発明で用いるノズルガスの種類
は、空気、窒素などが好適である。また、ノズルガスの
流量は、一般にスプレーするコーティング溶液に対して
１００〜２０００体積倍、好ましくは３００〜１０００
体積倍であり、その圧力は１〜１０ｋｇ／ｃｍ²、好ま
しくは３〜６ｋｇ／ｃｍ²程度である。

【００１９】次に、本プロセスによる被覆粒状肥料の製
造方法、被覆肥料およびコーティング材等の種類、使用
する装置・機器等について説明する。

【００２０】（１）製造方法調整槽７にて後述の溶剤に皮膜材料としての主成分ポリ
マー、界面活性剤、その他添加剤を溶解させ、さらに必
要に応じて無機粉体を添加することによりコーティング
溶液を調製する。一方、原料の粒状肥料をコーティング
装置１に仕込み、このコーティング装置１内にブロワー
３及びヒーター４を経て供給される熱ガス気流により品
温を３０〜１００℃、好ましくは４０〜８０℃に保ちな
がら、コーティング装置１の二流体ノズル２で、調整槽
７からポンプ８により供給されるコーティング溶液を、
コンプレッサー９及びヒーター１０を経て供給されるノ
ズルガスとともに噴霧することによりコーティングを行
う。なお、ここでいう品温とは、噴霧されている状態の
肥料粒子集団に、直接、温度検出端子を挿入して測定さ
れる温度をいう。この品温の調整、保持は、溶剤を蒸発
除去するためにコーティング装置１内に供給する熱ガス
気流で行う。熱ガス気流の温度は、当然ながら、品温以
上必要であり、通常、５０〜１５０℃である。その流速
は、溶剤除去速度、品温および粒子の流動状態などを勘
案して決定される。コーティング材の添着量（被覆率）
は、原料の粒状肥料に対し３〜２０重量％、好ましくは
５〜１５重量％である。また、スプレーコーテイングの
時間は、コーティング溶液濃度、噴霧速度、被覆率等に
より決められるが、通常、０．１〜１０時間、好ましく
は０．２〜３時間である。コーティング終了後は、その
ままコーティング装置１から肥料を抜き出すことにより
被覆粒状肥料を得ることできる。

【００２１】（２）原料となる粒状肥料粒状肥料（原肥）には、特に制限はなく、尿素、硫安、
塩安、塩化カリ、硫酸カリ、燐酸アンモニウム等の粒状
の単肥の他に、Ｎ、Ｋ₂Ｏ、Ｐ₂Ｏ₅等の多成分を含む粒
状の肥料が使用される。粒状肥料の粒径、形状は特に限
定されないが、一般に粒径０．５〜４ｍｍで、角張った
形態や異形形態のものより、球状または球状に近い形態
の粒子の方が好ましい。

【００２２】（３）コーティング（被覆）材料被覆材料としての高分子化合物の種類には、特に制限は
なく、例えば、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニリデン樹
脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカー
ボネート、ポリアミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリ
ウレタン、エチレン−酢酸ビニル等の熱可塑性樹脂、ア
ルキド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂
等の熱硬化性樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、シリコ
ーン樹脂、その他、天然ゴムやＳＢＲ，ＮＢＲなどの合
成ゴム、更には、ポリカプロラクトン、ポリ酪酸、脂肪
族ポリエステル、ポリグリコリット、ポリビニルアルコ
ール、酸化ポリエチレン等の分解性ポリマーが挙げられ
る。これらのうち、透湿性が低いため少量でも溶出防止
効果の高い熱可塑性樹脂が好ましく、特にポリエチレン
やポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂が適してい
る。これらの樹脂は単独でも、２種以上の混合物として
用いることも可能である。また、被覆する目的を損なわ
なければ、高分子化合物に加えて他の無機物や有機物を
共存させても構わない。例えば、上記の様な透水性の高
い樹脂で被覆した場合には、溶出性の調整や樹脂の増量
等の目的で、タルク、炭酸カルシウム、クレイ、ケイソ
ウ土、シリカ、金属酸化物、イオウ等の無機物質の他、
界面活性剤、ワックス、可塑剤等の有機物質を加えても
構わない。

【００２３】（４）溶剤およびコーティング溶液溶剤種には特に制限はなく、様々な条件を考慮して適宜
選択される。その判断材料としては、皮膜材料となる高
分子化合物の溶解力、溶解温度、ハンドリング性、回収
の容易さ、毒性、安全性、価格等が挙げられる。例え
ば、皮膜材料としてポリオレフィン系樹脂、特に低密度
のポリエチレンを用いる場合は、ヘキサン、オクタン、
トルエン、キシレン、テトラリン等の炭化水素系溶剤、
トリクロロエチレン、パークロロエチレン等の塩素化炭
化水素系溶剤が好ましい。

【００２４】コーティング液の濃度についても特に限定
されない。コーティング液の濃度を高くすると溶剤の使
用量が低減しかつ処理時間が短くなるので好ましい。ま
た、コーティング液の濃度を低くすると溶液の粘度が低
くなりハンドリング性が良好になる。ただし、スプレー
コーテイングする場合は、使用するスプレーノズルおよ
び噴霧圧力に応じ、適当な噴霧状態が得られる粘度にな
るよう濃度を調整する必要がある。具体的な例を挙げる
と、コーティング材料として低密度ポリエチレンを用
い、溶剤としてパークロロエチレンを用いる場合、コー
ティング溶液の濃度は１〜１２重量％、好ましくは３〜
１０重量％である。なお、一般に、高分子化合物は低温
時には溶剤不溶のものが多いため、溶解に際しては通常
加熱撹伴が必要である。

【００２５】（５）コーティング装置コーティング装置としては、粒状物質を混合撹伴し、か
つ気流と十分接触せしめる構造、機能を持った装置であ
れば良く特に限定されない。混合撹伴方式で分類する
と、撹伴翼を用いて混合撹伴するタイプの装置として
は、例えば、ヘンシェルミキサーやナウターミキサー等
が挙げられる。装置自身の運動に付随して粒状物質を撹
伴するものとしては、回転ドラム式コーター（特開昭５
２−６１２１６号公報）、回転パン式コーター（特開平
５−８５８７３号公報）、回転落下式コーター（特開平
７−８８６９号公報，同７−３１９１４号公報）などが
挙げられる。また、振動力で撹伴する振動流動装置（特
開平１−２４５８４７号公報）は、大量の粒状物質を激
しく撹伴できるので好ましい。気力で撹伴するタイプと
しては、粒子を吹き飛ばして循環混合するワースター型
または噴流層型コーター、粒子を浮遊流動させる方式と
しては、流動層型コーター（特公平４−６１８４０号公
報）などが挙げられる。

【００２６】コーティング溶液の肥料粒子へのスプレー
は、前述の如く、二流体スプレーノズルを用い、撹伴粒
子中の適切な位置に噴霧することによって行う。また、
溶剤の蒸発乾燥除去は前述の通り熱ガス気流で行うが、
そのガスとしては、空気のほかに、安全面から窒素、炭
酸ガスなどの不活性ガスも使用できる。

【００２７】

【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。

【００２８】なお、以下の実施例及び比較例において、
原料となる粒状肥料としては、平均粒径２．５ｍｍの粒
状尿素を用い、皮膜材料の高分子化合物としては、ポリ
エチレンＡ（密度０．９１９、メルトフローレート２
２）とポリエチレンＢ（密度０．９２６、メルトフロー
レート３．５）の２種類を選び、その溶剤としてテトラ
クロロエチレンを用いた。用いたポリエチレンＡ，Ｂの
溶解温度の測定は次のようにして行った。

【００２９】即ち、ポリエチレンＡ、Ｂにつき、それぞ
れ５ｇを１００ｍＬ三角フラスコ中でテトラクロロエチ
レン９５ｇに９５℃で加熱溶解させ、濃度５重量％の無
色透明溶液を作った。その後、放冷して白濁が生じる温
度を測定した。その結果、ポリエチレンＡの溶解温度は
５４℃、Ｂは６２℃であった。

【００３０】実施例１図１に示すコーティング設備によりスプレーコーティン
グを行った。

【００３１】コーティング装置１としては、流動床径
０．２６ｍ、高さ１．５ｍの流動層コーターを用いた。
これに原料の粒状尿素１０ｋｇを仕込んだ。二流体ノズ
ル２として口径１．２ｍｍの外部混合型二流体ノズル
を、流動床の多孔板５から中央高さ０．５ｍの位置に取
り付けた。流動層の流動ガスとしてブロワー３、ヒータ
ー４を通じて５００Ｎｍ³／ｈｒの流量で８０℃に加熱
した空気をコーターに吹き込んだ。この空気は、コータ
ー上部から排気した。一方、コーティング溶液は、調整
槽７で、ポリエチレンＡの１．５ｋｇをテトラクロロエ
チレン２８．５ｋｇに８５℃で溶解させることにより調
製した（濃度５重量％）。この溶液をポンプ８により、
供給配管を通じて二流体スプレーノズル２から５０ｋｇ
／ｈｒの流量でスプレーした。この際、スプレーノズル
ガスは、コンプレッサー９により空気を４ｋｇ／ｃｍ²
の圧力に圧縮し２５０Ｌ／ｍｉｎの流量で、電気ヒータ
ー１０で６５℃に加熱した後、二流体ノズル２からコー
ティング溶液とともに噴出させた。スプレー時間は２５
分間とした。

【００３２】その結果、良好な外観のコーティング肥料
が１１ｋｇ得られた。その中の２０ｇをサンプリング
し、粒子が２個以上凝集した団粒を拾い出し、その含有
量（団粒化率）を調べたところ、０．５重量％と少なか
った。

【００３３】実施例２実施例１において、ノズルガス温度を８５℃とし、その
ほかは同じ条件でコーティングを行い、同様に得られた
コーティング肥料の外観及び団粒化率を調べた。その結
果、良好な外観のコーティング肥料が１１ｋｇ得られ
た。その団粒化率は０．９％と少なかった。この結果を
表１にまとめた。

【００３４】実施例３実施例１において、ノズルガス温度を１０５℃とし、そ
のほかは同じ条件でコーティングを行い、同様に得られ
たコーティング肥料の外観及び団粒化率を調べた。その
結果、良好な外観のコーティング肥料が１１ｋｇ得ら
れ、その団粒化率は１．５％と少なかった。

【００３５】実施例４実施例１において、皮膜材料としてポリエチレンＢを用
い、ノズルガス温度を７５℃とし、コーティング溶液を
５０ｋｇ／ｈｒの流量で２５分間スプレーし、そのほか
は同じ条件でコーティングを行い、同様に得られたコー
ティング肥料の外観及び団粒化率を調べた。その結果、
良好な外観のコーティング肥料が１１ｋｇ得られ、その
団粒化率は０．７％と少なかった。

【００３６】実施例５実施例４において、ノズルガス温度を９５℃とし、その
ほかは同じ条件でコーティングを行い、同様に得られた
コーティング肥料の外観及び団粒化率を調べた。その結
果、良好な外観のコーティング肥料が１１ｋｇ得られ、
その団粒化率は１．５％と少なかった。

【００３７】実施例６実施例４において、ノズルガス温度を１１５℃とし、そ
のほかは同じ条件でコーティングを行い、同様に得られ
たコーティング肥料の外観及び団粒化率を調べた。その
結果、良好な外観のコーティング肥料が１１ｋｇ得ら
れ、その団粒化率は２．１％と少なかった。

【００３８】比較例１実施例１において、ノズルガス温度を５５℃とし、その
ほかは同じ条件でコーティングを行ったところ、スプレ
ー開始後３分で、ノズルから溶液のスプレーが止まっ
た。ノズルを外して調べたところ、ノズルの孔に白いポ
リエチレンの塊が閉塞していることが分かった。

【００３９】比較例２実施例１において、ノズルガス温度を３０℃とし、その
ほかは同じ条件でコーティングを行ったところ、スプレ
ー開始後３分で、ノズルから溶液のスプレーが止まっ
た。ノズルを外して調べたところ、ノズル孔から白いポ
リエチレンが氷柱状に析出していることが分かった。

【００４０】比較例３実施例１において、ノズルガス温度を１２０℃とし、そ
のほかは同じ条件でコーティングを行い、同様に得られ
たコーティング肥料の外観及び団粒化率を調べた。その
結果、良好な外観の被覆肥料が１１ｋｇ得られたが、そ
の団粒化率は１０．８％と多かった。

【００４１】比較例４実施例４において、ノズルガス温度を６５℃とし、その
ほかは同じ条件でコーティングを行ったところ、スプレ
ー開始後５分で、ノズルから溶液のスプレーが止まっ
た。ノズルを外して調べたところ、ノズルの孔に白いポ
リエチレンの塊が閉塞していることが分かった。

【００４２】比較例５実施例４において、ノズルガス温度を１３０℃とし、そ
のほかは同じ条件でコーティングを行い、同様に得られ
たコーティング肥料の外観及び団粒化率を調べた。その
結果、良好な外観の被覆肥料が１１ｋｇ得られたが、そ
の団粒化率は８．６％と多かった。

【００４３】以上の結果を表１にまとめて示す。表１よ
り、本発明によれば、良好なスプレーコーティングを行
えることが明らかである。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の被覆粒状肥
料の製造方法によれば、スプレーコーティングによる被
覆粒状肥料の製造に当り、被覆粒状肥料の団粒化を防止
した上で、コーティング液のスプレーを円滑に行って、
高品質な被覆粒状肥料を効率的に製造することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の被覆粒状肥料の製造方法に好適なコー
ティング設備の実施の形態を示す系統図である。

【符号の説明】

１コーティング装置２二流体ノズル３ブロワー４ヒーター５多孔板６肥料粒子７調整槽８ポンプ９コンプレッサー１０ヒーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子化合物を主成分とする皮膜材料を
溶剤に溶解させた溶液をガス気流下、二流体ノズルを用
いて粒状肥料粒子に噴霧すると共に、該溶剤を蒸発させ
て、該粒状肥料粒子表面に皮膜を形成する被覆粒状肥料
の製造方法において、前記二流体ノズルのノズルガス温
度を皮膜材料の溶解温度Ｔ℃に対して（Ｔ＋１０）〜
（Ｔ＋６０）℃の間に保持することを特徴とする被覆粒
状肥料の製造方法。
【請求項２】請求項１において、高分子化合物がポリ
オレフィン系樹脂であることを特徴とする被覆粒状肥料
の製造方法。