JP2012070728A

JP2012070728A - 種子被覆用鉄粉及び種子

Info

Publication number: JP2012070728A
Application number: JP2011158024A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kono; 貴史河野; Masashi Fujinaga; 政志藤長
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2031-07-19
Also published as: CN103079395B; WO2012029969A1; US20130269249A1; KR101439931B1; KR20130060293A; CN103079395A; JP4957859B2; EP2612547A1; EP2612547A4; CA2809229C; EP2612547B1; CA2809229A1

Abstract

【課題】播種工程のみならず輸送工程においても鉄粉の脱落が少ない被覆が実現できる種子被覆用鉄粉及び該稲種子被覆用鉄粉を被覆した鉄粉被覆稲種子を得ること。また、稲種子に対してダメージを与える可能が少なく、さらには取り扱いも容易な稲種子被覆用鉄粉及び該稲種子被覆用鉄粉を被覆した鉄粉被覆稲種子を得ること。
【解決手段】本発明に係る種子被覆用鉄粉は、粒子径が６３μｍ以下の鉄粉の質量比率が０％以上７５％以下、かつ、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉の質量比率が２５％以上１００％以下、かつ粒子径が１５０μｍを越える鉄粉の質量比率が０％以上５０％以下であることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、稲種子被覆に好適な鉄粉および鉄粉を被覆した種子に関するものである。

農業従事者の高齢化、農産物流通のグローバル化に伴い、農作業の省力化や農産物生産コストの低減が解決すべき課題となっている。これらの課題を解決するために、例えば、水稲栽培においては、育苗と移植の手間を省くことを目的として、種子を圃場に直接播く直播法が普及しつつある。その中でも、種子の比重を高めるために、鉄粉を被覆した種子を用いる手法は、水田における種子の浮遊や流出を防止し、かつ鳥害を防止するというメリットがあることで注目されている。

このように鉄粉を被覆した種子を用いて直播栽培法を活用するためには、輸送や播種の工程において被覆した鉄粉被膜が剥離しにくいことが求められる。鉄粉被膜が剥離すると、種子の比重が低下して前記のメリットが得られなくなるのみならず、剥離した被膜は輸送や播種の工程において、配管の目詰まりや回転機構部への噛み込みの原因となり、剥離した細かい鉄粉が粉塵を生じる原因にもなるからである。このようなことから、鉄粉被膜の剥離は極力抑制しなくてはならない。

稲種子表面に鉄粉を付着、固化させる技術としては、特許文献１に鉄粉被覆稲種子の製造法として以下のような技術が提案されている。
「稲種子に、鉄粉、並びに鉄粉に対する質量比で０．５〜２％の硫酸塩（但し、硫酸カルシウムは除く）及び／又は塩化物を加え、さらに水を添加して造粒し、水と酸素を供給して金属鉄粉の酸化反応によって生成した錆により、鉄粉を稲種子に付着、固化させた後、乾燥させることを特徴とする鉄粉被覆稲種子の製造法。」（特許文献１の請求項１参照）

特許文献１に記載の発明においては、稲種子が動力散布機や播種機を用いて播種されるため、機械的衝撃によって崩壊しない程度の強度特性が必要であることから、製造されたコーティング稲種子について、コーティングの崩壊程度の測定法（以下、コーティングの崩壊試験という）、すなわち１．３ｍの高さから厚さ３ｍｍの鋼板に５回落下させ、機械的衝撃を与える方法で測定して、コーティングに実用的な強度が得られていることを確認している。

なお、特許文献１においては、特に鉄粉粒度分布に着目はされていないが、以下の表１に示す粒度分布を有する鉄粉をコーティングに使用した場合には、上記の鉄粉被覆稲種子の崩壊試験において、いずれも実用的な衝撃強度を維持できるとしている。

特許第４４４１６４５号公報

鉄粉被膜の付着強度に関し、特許文献１においては、特に播種工程における落下による衝撃に起因した鉄粉被覆の崩壊について検討されている。そのため、強度試験として、１．３ｍの高さから厚さ３ｍｍの鋼板に５回落下させて機械的衝撃を与えるという崩壊試験が行われている。
しかしながら、稲種子は播種工程のみならず、輸送工程においても機械的な外力を受けることは前述の通りである。そして、輸送工程において稲種子が受ける機械的外力は、落下による衝撃の他、種子間もしくは種子と容器間で生じる滑りや転がりの摩擦力である。

落下による衝撃を受けた場合、鉄粉被覆は割れによって剥離するが、摩擦力を受けた場合には、磨り減りにより徐々に剥離するという形態をとる。
したがって、鉄粉被覆を播種工程のみならず輸送工程での鉄粉被膜の剥離を防止するには、摩擦力に対する強度を有する被覆が必要となる。
しかしながら、種子の滑りや転がり摩擦応力に対して十分な強度で稲種子を被覆できる鉄粉や、鉄粉を被覆した種子を実現する技術はなかった。

また、特許文献１に記載の鉄粉の粒度分布は、表１に示されるように、６３μｍ以下の粒径の割合が多い。
しかし、微細な鉄粉を使用した場合には、鉄粉が空気中の酸素と急激に反応し、発熱によって鉄粉を被覆した種子がダメージを受ける可能性や、大量取扱時には火災を引き起こしたりする懸念もある。加えて、微細な鉄粉は粉塵を生じやすいため、清浄な作業環境を維持しにくいという問題もある。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、播種工程のみならず輸送工程においても鉄粉の脱落が少ない被覆が実現できる種子被覆用鉄粉及び該種子被覆用鉄粉を被覆した鉄粉被覆種子を得ることを目的としている。
また、稲種子に対してダメージを与える可能性が少なく、さらには取り扱いも容易な稲種子被覆用鉄粉及び該稲種子被覆用鉄粉を被覆した鉄粉被覆稲種子を得ることを目的としている。

発明者は稲種子の表面を観察して、如何なる鉄粉を用いることが剥離防止に効果的であるかについて検討した。
発明者が着目したのは、稲種子の表面の状態である。稲の種籾１の最外殻である籾殻３の表面には、図１に示すように、毛５が生えており、種籾１に鉄粉をコーティングする際には、毛５の弾性的作用によって毛５と毛５の間に配置された鉄粉が毛５に保持されることを通じて、付着力が高まると推察される。
「お米の微視的構造を見る（目崎孝昌著）」の２１ページにも示されているように、前記の毛５の生え方にも粗密がある。特に、毛５が密集した部位において鉄粉が毛５に保持されることによって付着力が高まると考えられるが、この部位における毛５の間隔は５０〜１５０μｍである。
このことから、発明者は、毛５による保持作用によって稲種子に強固に付着できる鉄粉の粒子径には適切な範囲があると考え、この保持作用を有効に発揮させるための鉄粉粒子径について検討したところ、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下のものが好ましいことを見出した。
このことから、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下のものをある程度含むことで、毛５による保持を期待でき、種子の転がりや滑りに伴う、被覆膜の剥離量を小さくできるとの知見を得た。

また、発明者は、稲種子の毛５の保持力による付着の他、毛５をすり抜けて稲種子表面に直接付着する鉄粉粒径についても検討した。
一般に粉体は、粒径が小さいほど被付着物に対する付着力が高い。したがって、稲種子表面に直接付着させるという意味では鉄粉の粒径は小さいことが好ましい。
稲種子の毛５の間をすり抜けて稲種子表面への直接付着が期待できる鉄粉粒径について検討したところ、４５μｍ以下の鉄粉を所定の量含むことが好ましいとの知見を得た。
そして、毛５によって保持される鉄粉に加えて上記微粒径の鉄粉を含有することで、稲種子の表面には微粒径の鉄粉が付着し、その上方には毛５によって鉄粉が保持され、鉄粉が二重コーティングされることになり、種子の転がりや滑りに伴う、被覆膜の剥離量を小さくできるとの知見を得た。
もっとも、微粒径の鉄粉を多量に含むと前述の問題を生ずることから所定の量以下であることも必要である。

また、鉄粉の粒子径が大きすぎると毛５の間隙に入りにくくなるのみならず、鉄粉粒子に作用する重力が大きく、毛５が鉄粉粒子を保持できなくなるので、付着効果が小さくなると推定される。従って粒子径が１５０μｍ以上の鉄粉の割合は所定の量以下にするのが好ましいとの知見も得た。

なお、上記の検討は稲種子を例に挙げて説明したが、稲種子と同様に表面に毛を有する種子、例えば、麦、ニンジン、トマトなどの種子であれば、同様のことが言える。

本発明は上記の知見を基になされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。

（１）本発明に係る種子被覆用鉄粉は、粒子径が６３μｍ以下の鉄粉の質量比率が０％以上７５％以下、かつ、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉の質量比率が２５％以上１００％以下、かつ粒子径が１５０μｍを越える鉄粉の質量比率が０％以上５０％以下であることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、粒子径が４５μｍ以下の鉄粉の質量比率が、０％以上３０％以下であることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉の質量比率が５０％以上であることを特徴とするものである。

（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、鉄粉が還元法もしくはアトマイズ法で製造されたことを特徴とするものである。

（５）本発明に係る種子は、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の種子被覆用鉄粉を種子に被覆してなることを特徴とするものである。

（６）また、上記（５）に記載のものにおいて、種子が稲種子であることを特徴とするものである。

本発明に係る種子被覆用鉄粉は、粒子径が６３μｍ以下の質量比率が、０％以上７５％以下、かつ、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の質量比率が２５％以上１００％以下、かつ粒子径が１５０μｍを越える鉄粉の質量比率が０％以上５０％以下であることから、種子表面に毛を有する例えば稲種子のような種子に対して毛による保持が期待でき、播種工程のみならず輸送工程においても鉄粉の脱落が少ない被覆が実現できる。
これによって、農作業の省力化や農産物生産コストの低減が可能となる。

稲種子の表面の状態を説明する説明図である。

本発明の一実施の形態に係る種子被覆用鉄粉は、粒子径が６３μｍ以下の鉄粉の質量比率が０％以上７５％以下、かつ、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉の質量比率が２５％以上１００％以下、かつ粒子径が１５０μｍを越える鉄粉の質量比率が０％以上５０％以下であることを特徴とするものである。

粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉の質量比率を２５％以上としたのは、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉は種子表面の毛によって保持される確率が高く、このような粒子径のものを３０％以上含むことで、毛による保持が期待でき、播種工程のみならず輸送工程においても鉄粉の脱落が少ない被覆が実現できるからである。粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉の質量比率は３０％以上とすることが好ましく、５０％以上とすることがより好ましい。

また、粒子径が６３μｍ以下の鉄粉の質量比率を７５％以下としたのは、微粒径の鉄粉の含有量が増えると、鉄粉が空気中の酸素と急激に反応し、発熱によって鉄粉を被覆した種子がダメージを受ける可能性や、大量取扱時には火災を引き起こしたりする懸念があり、さらに、微細な鉄粉の含有量が多いと、粉塵を生じやすく清浄な作業環境を維持しにくいからである。粒子径が６３μｍ以下の鉄粉の質量比率は７０％以下とすることが好ましい。

なお、粒子径が６３μｍ以下の鉄粉のより好ましい含有量の態様としては、粒子径が４５μｍ以下の鉄粉の質量比率が０％以上３０％以下である。
粒子径が４５μｍ以下の鉄粉は、種子の表面にある毛の間をすり抜け、種子の表面に直接付着する付着力が強いことから、所定の量を含有することで、前述した二重被覆が実現される。

粒子径が１５０μｍを越える鉄粉の質量比率を５０％以下としたのは、粒子径が１５０μｍを越える鉄粉は毛による保持及び種子表面への直接の付着共に期待ができないので、この粒子径のものを少なくする趣旨である。

なお、鉄粉の粒度分布は、JIS Z２５１０−２００４に定められた方法を用いてふるい分けすることによって評価できる。

本実施の形態における鉄粉の製造方法としては、還元鉄粉やアトマイズ鉄粉などが例示される。

鉄粉を種子被覆する方法に制限はない。
例えば「鉄コーティング炭水直播マニュアル２０１０（独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構近畿中国四国農業研究センター編）」に示されているように、手作業での被覆（コーティング）をはじめ、従来から公知の混合機を用いる方法等いずれを使用してもよい。
混合機としては、例えば、攪拌翼型ミキサー（たとえばヘンシェルミキサー等）や容器回転型ミキサー（たとえばＶ型ミキサー，ダブルコーンミキサー、傾斜回転型パン型混合機、回転クワ型混合機等）が使用できる。
また、上記の鉄コーティング炭水直播マニュアル２０１０に示されているように、鉄粉コーティングに際しては焼石膏などのコーティング強化剤を使用することもできる。

本発明に係る種子被覆用鉄粉の効果を確認するために、本発明の発明例として種々の粒度分布の鉄粉である発明例１〜９を用いて稲種子の被覆を行った。また、比較例として、本発明の粒度分布の範囲を外れる粒度分布の鉄粉である比較例１〜４を用いて稲種子の被覆を行った。
鉄粉の被覆（コーティング）は、前述した「鉄コーティング炭水直播マニュアル２０１０」に記載された方法に準じて行った。具体的には以下の通りである。

はじめに種籾と焼石膏と数種の鉄粉を準備した。次に、傾斜回転型パン型混合機を用いて、適量の水を噴霧しながら種子（種籾）１０ｋｇに対して鉄粉５ｋｇと０．５ｋｇの焼石膏をコーティングし、さらに０．２５ｋｇの焼石膏を仕上げにコーティングした。
鉄粉を被覆（コーティング）された種子の転がり摩擦や滑り摩擦に対するコーティング被膜の強度評価方法は確立されていない。
そこで、JPMA P １１−１９９２「金属圧粉体のラトラ値測定方法」に記載された試験方法に準じて被膜強度を調査した。なお、本試験方法をラトラ試験と称することとする。

ラトラ試験においては、鉄粉をコーティングした種子２０±０．０５ｇをラトラ試験器のかごに封入し、そのかごを８７±１０ｒｐｍの回転速度で１０００回転させた。この方法によれば、かご内で種子が転がりながら流動することによって種子間および種子とかご容器内面との間で、転がりや滑りの摩擦力が負荷される。
したがって、本方法を適用すれば、転がり摩擦力と滑り摩擦力が複合的に負荷された場合の、コーティング被膜の強度を評価することができる。
表２に鉄粉の粒度分布とラトラ試験での重量減少率を示す。なお、重量減少率は以下の計算式から求めた。
重量減少率＝（ラトラ試験で剥離した被膜の質量）／（試験前の種子質量）×１００（％）
したがって、重量減少率が小さいほど、被膜の強度が高いと判定することができる。

表２に示されるように、発明例１〜９に記載のものは全て、「粒子径が６３μｍ以下の鉄粉の質量比率が０％以上７５％以下、かつ、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉の質量比率が２５％以上１００％以下、かつ粒子径が１５０μｍを越える鉄粉の質量比率が０％以上５０％以下」という本発明の粒度分布の範囲内であり、ラトラ試験での重量減少率が４％未満となっている。
他方、上記の粒度分布の範囲を外れる比較例１〜４では、ラトラ試験での重量減少率が４％以上である。
このことから、鉄粉の粒度分布を本発明の範囲内にすることで重量減少率を大幅に抑制できることが実証された。
なお、表２において比較例１〜４における粒度分布が本発明の範囲を外れる数字には下線を付してある。

また、発明例１，２，３，４，６では、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉の質量比率が５０％以上かつ４５μｍ以下の鉄粉の質量比率が３０％以下であり、これらのラトラ試験での重量減少率は、３．５％以下と低くなっていることから、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉の質量比率を大きくし、かつ粒子径が４５μｍ以下の鉄粉の質量比率を小さくすることで鉄粉の付着力を高めることができることが分かる。

１種籾
３籾殻
５毛

Claims

粒子径が６３μｍ以下の鉄粉の質量比率が０％以上７５％以下、かつ、粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉の質量比率が２５％以上１００％以下、かつ粒子径が１５０μｍを越える鉄粉の質量比率が０％以上５０％以下であることを特徴とする種子被覆用鉄粉。
粒子径が４５μｍ以下の鉄粉の質量比率が、０％以上３０％以下であることを特徴とする請求項１記載の種子被覆用鉄粉。
粒子径が６３μｍを越え１５０μｍ以下の鉄粉の質量比率が５０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の種子被覆用鉄粉。
鉄粉が還元法もしくはアトマイズ法で製造されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の種子被覆用鉄粉。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の種子被覆用鉄粉を種子に被覆してなることを特徴とする種子。
種子が稲種子であることを特徴とする請求項５記載の種子。