JP2001206792A - 尿素−ホルムアルデヒド縮合物系超緩効性粒状窒素肥料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作性に優れた熱水不溶解性窒素７０％以上
の尿素−ホルムアルデヒド縮合物系超緩効性窒素肥料の
粒状品の提供。 【解決手段】 尿素−ホルムアルデヒドの縮合反応終了
後に、バインダーを添加して造粒する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土壌に施用後、長
期間にわたって窒素を放出し、これにより植物を良好に
栽培することができる尿素−ホルムアルデヒド縮合物か
らなる超緩効性窒素肥料、さらに詳しくは、取扱性に優
れた難粉化性の粒状超緩効性窒素肥料の粒状品に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】尿素−ホルムアルデヒド縮合物系の化合
物は、緩効性窒素肥料、尿素樹脂、超緩効性窒素肥料の
３種類に大別される。緩効性窒素肥料は、一般にウレア
ホルムと総称され、肥料効果は約２〜３ヶ月程度の物で
ある。尿素樹脂は、生分解性を持たないプラスチックと
して使用される。超緩効性窒素肥料は、熱水不溶性の窒
素を多量に含んでおり、微生物分解により非常に穏やか
に無機化が進行し、数年間の肥効が期待できるが、あま
りにも分解が遅いために、これまで肥料として使用され
なかった。

【０００３】しかしながら、茶園における多肥が、地下
水や河川水等の硝酸態窒素の発生源と指摘されるように
なった。この問題は、超緩効性の尿素−ホルムアルデヒ
ド縮合物を茶樹の株元に使用することにより、施肥窒素
を大幅に削減できることが明らかとなった。（茶業研究
報告，１９９８，ｐ７６）また、芝の生育においても高
い緑度維持効果、芝生の安定した施肥管理及び省力化に
有効であることが明らかとなった。（ＡＧＥ研究所報告
１９９３〜１９９６）よって、超緩効性窒素肥料の圃場
への機械散布や、他の資材との配合品製造等の作業性向
上のために、超緩効性窒素肥料の粒状化が求められるよ
うになってきた。

【０００４】緩効性窒素肥料の造粒方法としては、特公
平５−４９５２号、特公昭６３−１９４７９号、特公平
２−５４３１５号、特開平６−２４７７８３号等が知ら
れている。特公平５−４９５２号及び特開平６−２４７
７８３号は、造粒しながら縮合反応を行う方法である。
特公昭６３−１９４７９号は、ヘキサメチレンテトラミ
ンを添加して造粒する方法であり、特公平２−５４３１
５号は、土地肥沃剤と混合し造粒と縮合反応を同時に行
いながら製造する方法である。

【０００５】しかし、これらの方法は、熱水可溶性窒素
及び冷水可溶性窒素を主成分とする緩効性窒素肥料の造
粒は可能であるが、熱水不溶性窒素を主成分とする超緩
効性窒素肥料の製造には、縮合反応を完結させることが
困難である。

【０００６】また、熱水不溶解性窒素７０％以上の尿素
−ホルムアルデヒド縮合物系超緩効性窒素肥料は、特公
平２−２５８８０号、特公平２−３９４７６号記載の方
法に従い製造することができる。しかし、該発明では造
粒等の操作を行っていないために、製品は粒状物と粉末
の混合物として得られる。粉末状又は粒状と粉末の混合
物は、施肥する際、飛散性が高いため、取扱に万全の注
意が必要である。また、粉末状肥料では肥料散布用の機
械が使用できず、特殊な機械を使用する必要がある。さ
らには、肥料は所望の性能を発揮するために、他の肥料
との混合して用いることが多いが、粉末であれば他の粒
状肥料と均一に混合するのが難しい。よって、肥料の形
状は一般的に粒状が好ましい。

【０００７】このため、従来は尿素−ホルムアルデヒド
縮合物系超緩効性窒素肥料の粒状品を得るには、特公平
２−２５８８０号、特公平２−３９４７６号に記載の方
法で製造した粒状と粉末の混合物を、振動篩等の設備を
用いて粒状品と粉末を分ける必要があった。

【０００８】しかし、該製法では、振動篩等の設備を用
いて粒状と粉末の混合物を分別する製造工程が増え、操
作が煩雑になり、製造コストが高くなる問題点があっ
た。また、粒状品と粉末の生産量と需要量のバランスが
とれず、粉末が余剰になり、製造効率上好ましくなかっ
た。

【０００９】一般的に、肥料の造粒する場合は、肥料の
多くは水溶性なので、水に対する溶解と析出で、構成粒
子間に架橋が生じてバインダーとなり、凝集造粒する事
が可能であり、水をバインダーとして利用することが多
い。しかし、尿素−ホルムアルデヒド縮合物を含有する
熱水不溶解性窒素７０％以上の肥料は水溶性が非常に小
さいため、水をバインダーとする造粒はできない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
問題点を解決した熱水不溶解性窒素７０％以上の尿素−
ホルムアルデヒド縮合物系超緩効性窒素肥料及びその粒
状品を効率よく製造する方法を提供することにある。な
お、本発明でいう粒状物とは、直径１．０ｍｍ〜５ｍｍ
程度のものを指す。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、尿素−ホルムアルデ
ヒドの縮合反応終了後にバインダーを添加し、造粒する
ことにより熱水不溶解性窒素７０％以上の尿素−ホルム
アルデヒド縮合物系超緩効性粒状窒素肥料の粒状品が効
率よく製造できることを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、（１） 尿素−ホルムアルデヒド
の縮合物の製造法であって、尿素−ホルムアルデヒドの
縮合反応終了時に、バインダーを添加し、造粒してなる
熱水不溶解性窒素７０％以上の尿素−ホルムアルデヒド
縮合物系超緩効性粒状窒素肥料の製造法。（２）バイン
ダーがリグニン、ポリビニルアルコール、カルボキシメ
チルセルロース、ウレアホルム、糖蜜、ゼオライト及び
ベントナイトの群から選択された少なくとも１種である
（１）記載の尿素−ホルムアルデヒド縮合物系超緩効性
粒状窒素肥料の製造法。（３）造粒時の水分含有量が２
０〜５０％である（１）又は（２）記載の尿素−ホルム
アルデヒド縮合物系超緩効性粒状窒素肥料の製造法。
（４）添加するバインダーの総量が、２０％以下であ
り、且つ各バインダーの添加量がそれぞれ１０％以下で
ある（１）〜（３）いずれかに記載の尿素−ホルムアル
デヒド縮合物系超緩効性粒状窒素肥料の製造法。（５）
（１）〜（４）いずれかに記載の方法で得られた尿素−
ホルムアルデヒド縮合物系超緩効性粒状窒素肥料の硬度
が３０％以下である尿素−ホルムアルデヒド縮合物系超
緩効性粒状窒素肥料の製造法、である。

【００１２】

【発明の実施の形態】尿素−ホルムアルデヒドの縮合反
応は、特に制約されるものではないが代表的なものとし
て特公平２−２５８８０号、特公平２−３９４７６号に
示す方法があげられる。

【００１３】本発明で使用できるバインダーの種類はリ
グニン、ポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡ）、カル
ボキシメチルセルロース（以下、ＣＭＣ）、ウレアホル
ム、糖蜜、ゼオライト、ベントナイトであり、これらを
単独又は組み合わせて使用しても構わない。

【００１４】造粒を目的にする場合は、リグニン、ＰＶ
Ａ、ＣＭＣ、ウレアホルム、糖蜜、ゼオライト、ベント
ナイトの中から単独又は組み合わせて使用すればよい。
肥料製品に水中、土中で迅速な崩壊性を発揮させる性質
を備えるには、ベントナイト等の膨潤性を有する資材の
使用が好ましい。

【００１５】また、バインダーを多量に使用すると、製
品中の肥料成分の割合が低下する事から、個々のバイン
ダーの添加量としては１０％以下が好ましく、複数のバ
インダーを組み合わせて使用する場合においてもバイン
ダーの総量が２０％以下である事が好ましい。

【００１６】バインダーを添加する時期は、尿素−ホル
ムアルデヒド縮合反応終了時が好ましい。尿素−ホルム
アルデヒド縮合反応終了前に添加すると縮合反応にも影
響を及ぼすと共に、バインダーの効果が弱くなる。ま
た、反応終了後、長時間経過してから添加すると製造時
間が長くなり製造効率上好ましくない。

【００１７】バインダーの添加方法は、尿素−ホルムア
ルデヒド縮合物とバインダーが均一に混合する必要があ
る。通常、尿素−ホルムアルデヒド縮合物を製造した反
応器（ニーダー、パドルドライヤー）にバインダーを添
加して、攪拌しながら均一に混合する。また、造粒性を
良くする点から、混練により尿素−ホルムアルデヒド縮
合物とバインダーの接触を良くし、隙間に入り込む空気
を除去する事が好ましい。

【００１８】造粒時の水分含有量は２０〜５０％で造粒
することが好ましい。水分含有率が、５０％以上である
と、造粒はできるが、後の乾燥工程で乾燥させる水分が
多くなるので生産効率上好ましくない。また、造粒時の
水分含有量が２０％以下であると造粒品の中に混入する
粉末の量が増加するので好ましくない。

【００１９】造粒方法は、転動造粒法、混合混練造粒
法、流動層造粒法、噴霧造粒法、押出造粒法、圧縮造粒
法等があるが、いずれの造粒方法を用いても良い。本発
明の実施例では押出造粒法を用いているが、該実施例に
限定されない。例えば、押出造粒法の場合には、押出方
式によりスクリュー方式、回転多孔ダイス方式、回転ブ
レード方式等、転動造粒法には、回転皿型方式、回転円
筒方式、回転頭切円すい方式等が例示できるが、どの方
法でも問題なく造粒でき、特に形式は問わない。

【００２０】乾燥方法は静置型乾燥法、通気バンド乾燥
法、通気回転乾燥法、流動層乾燥法、円筒攪拌乾燥法、
円錐回転型乾燥法等があり、水分が蒸発できれば特に形
式は問わない。しかし、材料に過度に物理的な力が加わ
ると乾燥工程で造粒品が崩壊し、粉末の発生量が多くな
るので好ましくない。

【００２１】尿素−ホルムアルデヒド縮合物系超緩効性
粒状窒素肥料の硬度は３０％以下が好ましい。硬度が３
０％以上であると、乾燥時に崩壊する割合が多く、発生
した粉末をバインダー添加時にリサイクルする量が多く
なり、装置効率が低下する。また、製品の硬度が弱くな
るため、貯蔵、輸送過程で造粒品が崩壊する割合が増加
する。なお、本発明でいう硬度とは、ボールミル粉砕法
（造粒ハンドブック社団法人 日本粉体工業技術協会編
ｐ．６３２ （１９９１））により、崩壊率を求めた
ものである。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定され
ない。

【００２３】実施例１ （１）加熱器及び撹拌機付き反応槽に、尿素１００ｋｇ
及びユリア・ホルムアルデヒド重縮合物５９０ｋｇを仕
込み、８０℃で撹拌しながら１時間脱臭反応を行う。こ
れを加熱器付きパドルミキサーへ移液し、同時に１０％
硫酸５５ｋｇを添加して回転させながら３時間縮合反
応、乾燥を行う。水分３２％以下で縮合反応、乾燥を終
了した。 （２）得られた反応生成物にパドルミキサーにてリグニ
ンスルホン酸３０ｋｇ（５％）、ベントナイト５０ｋｇ
（９％）を添加し３０分間均一に混合する。回転方向は
正回転、逆回転を繰り返した。その後、造粒効率向上の
ため水６５ｋｇ添加し均一に混合し水分３５％に調整し
た。 （３）バインダー混合品を湿粉ホッパーへ投入、押し出
し造粒機へ定量的にフィードし、１．２ｍｍ径のスクリ
ーンより造粒した。造粒時間は、３〜４時間程度で行っ
た。 （４）造粒品を真空回転乾燥機へ４００ｋｇ仕込み７ｋ
ｇ／ｃｍ^２のＳＴＭにて３．２５時間乾燥させ、水分１
０％に乾燥した。乾燥品を７メッシュ・３２メッシュに
て粗粒・微粉を篩い分けした。粗粒は、回収し、微粉は
パドルミキサーへ循環させた。この操作を繰り返し造粒
品４０トン製造した。（収率９０％） （５）得られた製品の粒径、全窒素、熱水溶出率、熱水
不溶性窒素を測定した。 （全窒素の測定方法）試料1.5gをはかりとり、ケールダ
ールフラスコに純水で洗い移した。分解促進剤（CuSO4:
K2SO4)2〜3gと農硫酸10mlを入れ、電熱ヒータ上で分解
した。放冷後、250mlメスフラスコに洗い移し、純水で
標線に合わせた。25ml分種子、ケールダールフラスコに
入れ蒸留装置にセットした。受け器に500ml三角フラス
コを使用し、これにN／10硫酸溶液50ml入れ、混合指示
薬（メチルレット、メチレンブルー）を数滴添加し、蒸
留装置にセットした。流出量が250ml以上になったら蒸
留を止め、N／10水酸化ナトリウム溶液で滴定した。下
記の式で、算出した。 全窒素（％）＝（５０ X f1− A X f2）X0.0014 X 100
／S X 25/250 A:試料のN/10水酸化ナトリウム溶液滴定量（ml） f1：N/10硫酸溶液のファクター f2：N/10水酸化ナトリウム溶液のファクター S：試料の重量（g） （熱水溶出率の測定法）アルミカップを洗浄・乾燥さ
せ、デシケーターで約30分放冷した後、精密天秤で重量
を測定した。200ml三角フラスコに試料4gをはかりと
り、純水80mlを加え、アルミ箔で蓋をし、80℃に設定し
たウォーターバスに時々振り混ぜながら30分間入れた。
No.131ろ紙にてろ過し、ろ液を20ml分取し、重量を測定
したアルミカップに入れた。100℃に設定したウォータ
ーバスでアルミカップ内の水分を蒸発させた後、105℃
に設定した乾燥機で2時間乾燥させた。デシケーターで3
0分放冷させた後、重量を測定した。 （熱水不溶性窒素の測定法）熱水不溶性窒素は、熱水溶
出率を測定したサンプル中の全窒素を上記のケールダー
ル法で分析し、 熱水不溶性窒素 ＝ 全窒素（％）−熱水可溶性窒素
（％）より算出した。

【００２４】その結果、粒径は１．２φ×１．８〜２．
４ｍｍ、全窒素は２８．４％、熱水溶出率は１０．２
％、熱水不溶性窒素は、89.7％であった。 （６）硬度は、１３５φＸ１６０ｍｍ円筒ポットミルに
造粒品（５００μｍオーバー）１００ｇと２５φアルミ
ナボール３個投入し、６５ｒｐｍにて１５分間回転後、
５００μｍアンダーの重量（Ｗ）を測定し、次式により
求めた。 硬度（％）＝Ｗ（ｇ）／試料（１００ｇ）Ｘ１００。 その結果、硬度は１５．１％であった。 （７）製品を３００ｍｌのビーカーに蒸留水（または一
定の硬度の標準水）２００ｍｌを入れ、試料を０．２ｇ
を水面にばらまくように落とし、そのまま静置し、水中
における崩壊の状態を観察した。約１分で水中での崩壊
を確認した。

【００２５】実施例２ 実施例１におけるバインダー種類を変更しリグニンスル
ホン酸３０ｋｇ（５％）、ベントナイト５０ｋｇ（９
％）、ウレアホルム６０ｋｇ（１０％）、過燐酸石灰２
０ｋｇ（３％）を添加、水を添加せずに２．０ｍｍ径の
スクリーンより造粒する他は実施例１と同様に操作を行
った。製品分析の結果、粒径 ２．０φ×３．０〜４．
０ｍｍ、全窒素 ２９．３％、熱水溶出率 １９．６
％、熱水不溶性窒素 78％、硬度 １２．２％であっ
た。

【００２６】実施例３〜５ （１）実施例１（１）と同一条件で、尿素−ホルムアル
デヒドの縮合／乾燥を行った。 （２）得られた反応生成物400kgをリボン型ミキサーに
投入し、表１に記載のバインダーを加え、混合した。 （３）バインダー混合物を宇部ロッシュ皿型造隆起に投
入し、水を加えながら造粒した。造粒時の水分含量は、
40％であった。 （４）前記造粒物をロータリー乾燥機を用いて乾燥させ
た。 （５）乾燥後、造粒品を振動篩機を使用して、2mm〜5mm
φの粒径物を選別した。微粉は、そのまま、微粒は、粉
砕機に供した後、原料として再利用した。 （６）得られた製品の水分、全窒素、熱水溶出率、硬
度、水中崩壊性を測定した。結果は、表１に示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、尿素−ホルムアルデヒ
ドの縮合反応終了後にバインダーを添加して造粒するこ
とにより、効率よく熱水不溶解性窒素７０％以上の尿素
−ホルムアルデヒド縮合物系超緩効性粒状窒素肥料の粒
状品を提供することができる。本発明で得られる熱水不
溶解性窒素７０％以上の尿素−ホルムアルデヒド縮合物
系超緩効性粒状窒素肥料の粒状品は、使用場面におい
て、機械散布が可能で、飛散性の低い、これまでに知ら
れていない操作性に優れた粒状品である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 好弘 東京都港区港南一丁目６番41号 三菱レイ ヨン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 尿素−ホルムアルデヒドの縮合物の製造
   法であって、尿素−ホルムアルデヒドの縮合反応終了時
   に、バインダーを添加し造粒してなる熱水不溶解性窒素
   ７０％以上の尿素−ホルムアルデヒド縮合物系超緩効性
   粒状窒素肥料の製造法。
2. 【請求項２】 バインダーがリグニン、ポリビニルアル
   コール、カルボキシメチルセルロース、ウレアホルム、
   糖蜜、ゼオライト及びベントナイトの群から選択された
   少なくとも１種である請求項１記載の尿素−ホルムアル
   デヒド縮合物系超緩効性粒状窒素肥料の製造法。
3. 【請求項３】 造粒時の水分含有量が２０〜５０％であ
   る請求項１又は２記載の尿素−ホルムアルデヒド縮合物
   系超緩効性粒状窒素肥料の製造法。
4. 【請求項４】 添加するバインダーの総量が、２０％以
   下であり、且つ各バインダーの添加量がそれぞれ１０％
   以下である請求項１〜３いずれか１項に記載の尿素−ホ
   ルムアルデヒド縮合物系超緩効性粒状窒素肥料の製造
   法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４いずれか１項に記載の方法
   で得られる尿素−ホルムアルデヒド縮合物系超緩効性粒
   状窒素肥料の硬度が３０％以下である尿素−ホルムアル
   デヒド縮合物系超緩効性粒状窒素肥料の製造法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５いずれか１項記載の方法で
   得られる尿素−ホルムアルデヒド縮合系超緩効性粒状窒
   素肥料。