DE2002824A1 - Verfahren zu der Behandlung von Harnstoffkoernern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der dynamischen Hygroskopizität von Harnstoffkörnern durch Behandlung dieser Körner mit einer ölartigen Substanz.

Bei Massentransport oder Lagerung im Freien in tropischen Gebieten mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit tritt die Gefahr auf, daß der Harnstoff in Körnerform durch eine übermässige Wasseraufnahme zerfliesst; was zu einer starken Steigerung der Backneigung und einem Verlust der freifliessenden Eigenschaften führt.

Der Schwellenwert für die Feuchtigkeitsaufnahme von Harnstoff bei 20°C beträgt 77% relative Luftfeuchtigkeit; bei 40°C beläuft sich dieser Wert auf 63,5% relative Luftfeuchtigkeit. Dies bedeutet, dass in warmen Ländern, wo der Feuchtigkeitsgrad diesen Wert meistens übersteigt, nicht verpackter Harnstoff stets Wasser aufnimmt und schliesslich völlig zerfliesst. Bei dieser Aufnahme von Feuchtigkeit spielen zwei Faktoren eine Rolle:

1. Die "dynamische Hygroskopizität", worunter die Geschwindigkeit der Wasseraufnahme verstanden wird; und

2. Die "hygroskopische Kapazität". Unter diesem Begriff ist die Wassermenge zu verstehen, welche das Produkt ohne Verlust seiner freifliessenden Eigenschaften aufzunehmen vermag.

Für ein Massenprodukt wie Harnstoff ist besonders die Verringerung der dynamischen Hygroskopizität von Bedeutung, damit es länger dauert, ehe der Zerfliessungspunkt erreicht wird und die Harnstoffkörner somit länger gelagert werden können, bis sie sich nach Hinausstreuung über den Boden schliesslich völlig auflösen. In Diagramm 1 stellt Kurve 1 die dynamische Hygroskopizität von nicht behandelten Harnstoffkörnern mit einem mittl. Korndurchmesser von 1,7 mm in Luft mit einer Temperatur von 25°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% dar. Auf die Ordinate ist die Wasseraufnahme in % und auf die Abszisse die für diese Aufnahme benötigte Zeit aufgetragen. Aus Kurve 1 dieses Diagramms ergibt sich, dass die Körner bereits nach 25 Stunden 25% Wasser enthalten können, was sehr ungewünscht ist.

Aus der britischen Patentschrift 335.175 ist bereits ein Verfahren zur Verringerung der Backneigung gekörnter Düngemittel, u. a. Harnstoff, bekannt, indem man sie mit einer öl- oder fettartigen Substanz bedeckt. Den Vorzug hat ein Mineralöl, das einen festen, wasserabstossenden Stoff enthält, wie ein Wachs, ein Paraffin, ein Fett oder einen ähnlichen festen, öllösliche Stoff und zwar in einer Menge von 10 bis 20%, bezogen auf die Ölmenge. Gemäss diesem bekannten Verfahren könnte dann die Neigung zum Zusammenbacken der Körner und der Verlust der freifliessenden Eigenschaften vermieden werden. Die in dieser Patentschrift empfohlenen Mengen geben in tropischen Gebieten deutlich einen unzureichenden Schutz. Sollte z.B. eine Lösung von 10% Paraffin in Öl in einer Menge von 0,5 bis 1%, bezogen auf das Korngewicht, verwendet werden, so wird, wie sich aus Kurve 2 von Fig. 1 ergibt, bei einer Temperatur von 25°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% innerhalb von 24 Stunden bereits 9% und nach 4 Wochen Lagerungszeit 11,5% Wasser aufgenommen, was unzulässig viel ist. Wird statt Paraffin ein tierisches oder pflanzliches Fett mit dem Öl vermischt, so fehlt sogar jeglicher Schutz. Dass vorteilhaft Mischungen von Wachs, Paraffin oder Fett, gelöst in Mineralöl, verwendet werden könnten, wird in genannter britischer Patentschrift nich erwähnt.

In diesem Zusammenhang sei noch bemerkt, daß eine beträchtliche Vergrösserung der Paraffinmenge, entweder durch Auflösen von noch mehr Paraffin im Öl oder durch Behandlung der Körner mit über 0,5% bis 1% einer Öl/Paraffin-Mischung sehr ungewünscht ist. Beim Gebrauch einer zu grossen Paraffinmenge kleben die Körner leicht aneinander und bleiben auch auf dem Boden unzugänglich für Wasser.

Ein solcher Vorschlag wird in der britischen Patentschrift 575.617 beschrieben. Es wird dabei von einem Öl ausgegangen, in dem ein Wachs gelöst worden ist. Das Öl kann eine Mischung eines pflanzlichen Öls und eines

Mineralöls sein. Die Beispiele gehen von einem Gemisch mit 20 bis 50% Paraffin aus, während die Körner bei einer Temperatur von 70°C in das geschmolzene Gemisch eingerührt werden. Denselben Nachteil zeigt das Verfahren gemäss der niederländischen Patentschrift 81.030, nach dem Harnstoffkörner in einem Mineralöl getränkt werden, das zugleich mindestens 15 Gew.% feste Kohlenwasserstoffe enthält. Weder die gemäss dem technischen Stand bekannte Behandlung der Harnstoffkörner mit einer Lösung von Paraffin in Öl noch eine Behandlung der Körner mit einer Lösung eines festen Fetts in Öl führen, auch wenn für eine solche Behandlung verantwortete Mengen benutzt werden, zu der gewünschten Verringerung der dynamischen Hygroskopizität.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, die Harnstoffkörner mit einem möglichst dünnen Mittel zu beschichten, so dass die Körner, nachdem sie zuerst 3 Monate in einem abgeschlossenen Raum bei Zimmertemperatur aufbewahrt wurden, nach 24-stundiger Lagerung in einem Exsikkator bei einer Temperatur von 25°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% weniger als 5 Gew.% Feuchtigkeit aufnehmen. Diese Forderung geht unverkennbar weiter als es für die Verringerung der Backneigung der Körner erforderlich ist.

Diesen Schutz bietet wie bekannt die dünne Paraffinschicht, welche nach Behandlung auf den Körnern zurückbleibt. Diese Schicht dient als Sperre für die Diffusion von Wasserdampf und wird wegen der geringen zulässigen Dicke - etwa 0,3µ - hohen Anforderungen in Bezug auf die Dichtigkeit zu genügen haben, was bei Anwendung der bekannten Verfahren offenbar nicht in zureichendem Masse der Fall ist. Ausserdem zeigt sich, dass zwischen Paraffin und Harnstoff eine Additionsreaktion eintreten kann. Im Gegensatz zu der Behauptung in der britischen Patentschrift 908.642 lässt die Zweckmässigkeit des Überzugs durch diese Additionsreaktion merklich nach.

Erfindungsgemäss ist nunmehr eine bessere und stabilere Beschichtung möglich, falls ein Mineralöl benutzt wird, das neben 5 Gew.% bis 20 Gew.% festem Paraffin noch 1 bis 15 Gew.% eines tierischen oder pflanzlichen Fetts oder eines tierischen oder pflanzlichen Öls enthält, wobei die Temperatur der zu behandelnden Harnstoffkörner zwischen 30°C und 65°C liegt. Diese Lösung wird weiterhin als Beschichtungsmasse bezeichnet.

Es sei bemerkt, dass es gemäss der niederländischen Patentanmeldung 6411244 bekannt ist, Harnstoffkörner ausschliesslich mit festen Fettsäureglyceriden zu behandlen. Es wird damit ausschliesslich eine Verringerung der Backneigung der Körner bezweckt.

Den tierischen oder pflanzlichen Fetten oder Ölen, welche erfindungsgemäss in Kombination mit dem in Öl gelösten Paraffin Anwendung finden, können vermutlich zwei Funktionen zugebilligt werden, welche eine andere Wirkung haben als aus der Anwendung eines jeden der in Öl gelösten Stoffe allein zu erwarten wäre. Diese Funktionen sind:

1. Herabsetzung der Grenzflächenspannung zwischen Paraffin und Harnstoff, so dass sich die Schicht leichter homogen über die Harnstoffkörner verteilen lässt; und

2. Verzögerung der Additionsreaktion zwischen Paraffin und Harnstoff, wodurch die Wirksamkeit der Schicht nicht mehr beeinträchtigt wird.

Bei der vorliegenden Beschichtung der Harnstoffkörner sind mehrere Aspekte von praktischer Bedeutung und zwar:

1. eine homogene Verteilung der Beschichtungsmasse über die Körner; dies kann dadurch geschehen, dass man die Körner auf die richtige Weise bespritzt und/oder in einer Beschichtungstrommel regelmässig durchmischt;

2. die Temperatur der Beschichtungsmasse soll ausreichend hoch sein und nämlich etwa 10 bis 20°C über dem Erstarrungspunkt der Masse, damit die Leitungen und Düsen nicht verstopft werden;

3. die Viskosität der Masse soll so niedrig sein, dass sie sich gut verspritzen lässt. Hierfür genügt eine Temperatur von etwa 40°C;

4. die Harnstoffkörner müssen eine ausreichend hohe Temperatur haben. Bei einer zu niedrigen Temperatur würde nämlich eine Kristallisation der Beschichtungsmasse auftreten, wodurch eine vollständige Beschichtung der Kornoberfläche ausgeschlossen ist. Es hat sich ergeben, dass Körner mit einer Temperatur von 30°C oder mehr gut zu beschichten sind. Bei einer Temperatur über 65°C wird das Paraffin hineingesaugt, wobei zugleich eine beschleunigte Additionsreaktion stattfindet. Ausserdem bleibt das Produkt länger klebrig.

Bekanntlich können als Mineralöl viele Arten billiger, vorzugsweise geruchloser Öle benutzt werden; für ein optimales Ergebnis genügt dabei eine Menge von etwa 0,8 Gew.%, berechnet auf das Korngewicht. Als tierisches oder pflanzliches Öl oder Fett können Triglyceride verwendet werden, wie Leinöl, Rüböl, Olivenöl, Soja-öl oder tierische Öle, wie Klauenöl; ferner Kokosfett, Schweinefett, Rindertalg; letztere Fette oder Öle können ggf. in hydrierter Form, als Standöl oder auch in teilweise polymerisierter Form angewandt werden. Das Mischverhältnis zwischen Öl, Paraffin und Fett oder Öl ist nicht an kritische Grenzen gebunden. Es zeigen sich optimale Ergebnisse, wenn von einer aus 80 Gew.% Mineralöl, 10 Gew.% Paraffin und 10 Gew.% Fett oder Öl bestehenden Beschichtungsmasse ausgegangen wird. Besonders Soja-öl hat sich als Teil der Beschichtungsmasse bewährt.

Die Behandlung von Harnstoffkörnern mit einem Mineralöl, das ausser 5 bis 20 Gew.% festem Paraffin noch 1 bis 15 Gew.% eines tierischen oder pflanzlichen Fetts oder eines tierischen oder pflanzlichen Öls enthält, kann auch Teil eines Verfahrens zur Körnung von Harnstoff aus einer in einem Öl von genannter Zusammensetzung befindlichen Schmelze sein.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Frische, der Produktion entnommene Harnstoffkörner wurden auf die Fraktion 1,0 bis 3,4 mm abgesiebt; 2 kg dieser Körner wurden anschliessend bei einer Temperatur von 40°C in einer Drehtrommel mit einer näher anzugebenden Beschichtungsmasse in einer Menge von 0,8 Gew.% bespritzt. Die beschichteten Körner wurden 4 Wochen, bzw. 12 Wochen bei Zimmertemperatur in einem geschlossenen Raum gelagert und anschliessend in einem Exsikkator bei 25°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% 24 Stunden lang aufbewahrt. Es wurden jedesmal 10 Bestimmungen vorgenommen deren Mittelwerte die folgenden sind:

In der Fig. 1 ist mit den Kurven 1, 2 und 3 die Feuchtigkeitsaufnahme für nicht behandelten Harnstoff und für mit 90% Öl und 10% Paraffin bzw. mit 80% Öl, 10% Paraffin und 10% Fett behandelten Harnstoff dargestellt.

Beispiel 2

Dieser Versuch ist eine Nachahmung eines mit dem Schiff stattfindenden Massentransports von Harnstoff nach tropischen Gebieten.

Dazu wurden zwei Glaszylinder mit einem Durchmesser von 6,5 cm und einer Länge von 20 cm benutzt. Der eine Zylinder wurde mit nicht behandeltem Harnstoff gefüllt, der andere enthielt Harnstoff, der mit einem aus 80 Gew.% Öl, 10 Gew.% Paraffin und 10 Gew.% Soja-Öl bestehenden Mittel, wie in Beispiel 1 angegeben, beschichtet worden war. Beide Zylinder wurden einen Monat lang bei 23°C in einer feuchten Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit von 90% aufbewahrt. Durch tägliches Wiegen der beiden Zylinder konnte die dynamische Hygroskopizität berechnet werden. Siehe hierfür Kurve 4 in Fig. 2 für nicht behandelten und Kurve 5 für behandelten Harnstoff. In dieser Figur ist auf der Ordinate die Feuchtigkeitsaufnahme in % und auf der Abszisse die für diese Aufnahme erforderliche Zeit aufgetragen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verringerung der dynamischen Hygroskopizität von Harnstoffkörnern durch Behandlung dieser Körner mit einer ölartigen Substanz, dadurch gekennzeichnet, dass die Harnstoffkörner mit einem Mineralöl behandelt werden, das ausser 5 Gew.% bis 20 Gew.% festem Paraffin auch 1 bis 15 Gew.% eines tierischen oder pflanzlichen Fetts oder eines tierischen oder pflanzlichen Öls enthält, wobei die Temperatur der zu behandelnden Harnstoffkörner zwischen 30°C und 65°C liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass etwa 0,8 Gew.% Mineralöl, berechnet auf das Korngewicht, verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Triglyceride wie Soja-Öl, Leinöl, Rüböl, Olivenöl, Klauenöl, Kokosfett, Schweinefett, Rindertalg, ggf. in hydrierter Form, als Standöl oder in teilweise polymerisierter Form verwendet werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Harnstoffkörner mit einem Mittel behandelt werden, das aus etwa 80 Gew.% Mineralöl, 10 Gew.% Paraffin und 10 Gew.% planzlichem Öl, insbesondere Soja-Öl besteht.

5. Harnstoffkörner, behandelt gemäss dem Verfahren eines oder mehrerer der Ansprüche 1-4.