JP2013046599A - 種子被覆用鉄粉、鉄粉被覆種子、種子被覆剤及び種子被覆剤被覆種子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る種子被覆用鉄粉は、粒子径が45μm以下の鉄粉の質量比率が85%超であることを特徴とするものである。
【選択図】 図1
Description
また、鉄粉被覆により、副次的に殺菌効果が得られることも注目されている。
「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)
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。
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。
しかしながら、特許文献1に開示された上記のような造粒方法を用いた場合、鉄粉と結合材の凝集粒子が生成しやすい。
凝集粒子は、鉄粉の稲種子への付着の歩留まりの低下を招き、また被膜成分の均一性を阻害し、さらに被覆作業性の低下を来たすという種々の問題の原因となり、きわめて有害なものである。
また、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剤及び該種子被覆剤で被覆した種子被覆剤被覆種子を得ることを目的としている。
<鉄粉についての検討>
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、稲種子の表面構造である。図1は稲の種籾の走査型電子顕微鏡による二次電子像であり、図1(a)が全体像、図1(b)が一部の拡大写真、図1(c)がさらに拡大した写真を示している。
図1の写真から分かるように、稲の種籾の最外殻である籾殻の表面には、微細な凹凸があり、この凹凸における凹部に鉄粉が入り込んで付着することによって、より強固な被膜を形成することができるのではないかと考えた。
種籾の表面構造は「お米の微視的構造を見る(目崎孝昌 著)」の21ページに詳しく示されている。前記の凹凸の間隔は約50μmである。従って、粒径が約50μmを下回る微細な鉄粉は、凹部に付着することで、種子の表面と被膜間の空隙をなくし、強固な被膜を形成することができるのである。
一方、粒子径が45μmを超える鉄粉は、この凹部や溝の内部に入ることができないので、種子の表面と鉄粉被膜間には空隙が残留して被膜の付着力が低下するため、被膜強度が低下すると推定される。
稲の種籾1の最外殻である籾殻3の表面には、図2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。
したがって、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、粒子に作用する重力が大きく、毛5が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。そこで、毛5による保持が期待できない粒子径が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。
結合材については、凝集粒子発生の原因を検討した。その結果、凝集粒子の発生は、結合材の粒径に関連しているとの知見を得た。
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。
また、本実施の形態においては、粒子径が150μmを超える鉄粉の質量比率を10%未満としている。
粒子径が45μm以下の鉄粉の質量比率は90%以上が好ましい。95%以上とするとさらに好ましい。
例えば「鉄コーティング湛水直播マニュアル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湛水直播マニュアル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(結合材)を使用することもできる。
本実施の形態2は種子被覆剤に関するものである。
実施の形態2に係る種子被覆剤は、種子表面を被覆するのに用いる鉄粉と結合材としての硫酸塩及び/又は塩化物を含む種子被覆剤であって、前記鉄粉は、粒子径が45μm以下の鉄粉の質量比率が85%超であり、前記結合材は、その平均粒径が1〜150μmであることを特徴とするものである。
以下、種子被覆剤を構成する鉄粉、結合材について詳細に説明する。
本実施の形態の鉄粉は、実施の形態1の鉄粉と同一のものであり、実施の形態1において記載したのと同一の作用効果を奏するものである。
結合材は、硫酸塩及び/又は塩化物から構成される。硫酸塩とは、硫酸カルシウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム及びこれらの水和物である。また、塩化物とは、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム及びこれらの水和物である。
結合材の種子被覆剤の全体に含有される質量比率は、0.1〜80質量%が好ましい。結合材の含有比率が0.1質量%以上であれば被膜の強度が低下することがなく、実用に適するからである。
また、結合材の含有比率が80質量%以下であれば、結合材が凝集することがなく作業性が低下しないばかりでなく、本来の目的である被覆種子の比重を高める効果が得られるからである。
なお、結合材の種子被覆剤の全体に含有される質量比率のより好ましい範囲としては、0.5〜35質量%である。この範囲にすることで、被覆の強度を高くして、かつ結合材の凝集を防止するのにより好ましいからである。
結合材の平均粒径は、1〜150μmとする。結合材の平均粒径が1μm未満では、被覆作業時に発生する凝集粒子が多くなり作業性が著しく低下するからである。一方、結合材の平均粒径が150μmを超えると、鉄粉の付着力が低下しコーティング被膜の強度が低下するからである。
例えば「鉄コーティング湛水直播マニュアル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湛水直播マニュアル2010に示されているように、鉄粉コーティングに際して、鉄粉と結合材を含む種子被覆剤を使用する。
鉄粉による種子被覆の具体的な方法としては、鉄粉と結合材と種子を上記の混合機中に投入して、水スプレーしながら混合機を回転させるようにすればよい。
鉄粉の被覆(コーティング)は、前述した「鉄コーティング湛水直播マニュアル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。
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 11−1192 「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。
なお、回転数は上記試験方法に準ずると回転数は1000回となるが、以下に示す理由から回転数は1500回に設定した。
近年では、コーティング種子の生産量、輸送量、貯蔵量が大量になるにつれて種子への負荷が増大する傾向にあり、より高い耐摩耗性が必要となってきた。そこで本発明では、この状況を反映し、より苛酷な条件で試験を実施するために、ラトラ試験におけるかごの回転数を1500回に設定したものである。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。
他方、上記の粒度分布を外れる比較例1〜3では、ラトラ試験での重量減少率が4.0%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1〜3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。
本発明に係る種子被覆剤を構成する鉄粉の効果を確認するために、本発明の発明例として実施例1で用いた鉄粉(表2の発明例1〜5)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として実施例1で用いた鉄粉(比較例1〜3)を用いて稲種子の被覆を行った。
また、結合材としては、平均粒径12μmの焼石膏を用いた。
種子被覆剤の被覆(コーティング)は、前述した「鉄コーティング湛水直播マニュアル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。
種子被覆剤が被覆(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。
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3に種子被覆剤の鉄粉の粒度分布とラトラ試験での重量減少率を示す。表3において、発明例6〜10が表2における発明例1〜5の鉄粉と平均粒径12μmの焼石膏からなる種子被覆剤であり、比較例4〜6が表2における比較例1〜3の鉄粉と平均粒径12μmの焼石膏からなる種子被覆剤である。
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。
他方、上記の粒度分布の範囲を外れる比較例4〜6では、ラトラ試験での重量減少率が4.2%以上である。
このことから、種子被覆剤の鉄粉の粒度分布を本発明の範囲内にすることでラトラ試験での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3において比較例4〜6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。
次に結合材の平均粒径の効果を確認するための実験を行った。結合材としては、焼石膏を用い、表4に示すように複数の平均粒径のものを準備した。また、鉄粉としては、上記の実験に用いた発明例6で用いたもの、すなわち45μm以下が98.7%、45μm超150μm以下が1.3%、150μm超が0.0%の粒度分布の鉄粉を用いた。
稲種子への被覆方法は、上記の「鉄粉粒径についての効果確認」の際に行ったのと同様の方法で行った。
被覆作業時、すなわち鉄粉、焼石膏及び稲種子を傾斜回転型パン型混合機に投入して混合している際に発生した凝集粒子の発生状態を目視確認して評価した。
また、被覆作業が完了して鉄粉により被覆された稲種子について、ラトラ試験によって被膜強度を調査した。
結果を表4に示す。
また、被覆強度に関しては、焼石膏の平均粒径が0.6μmではラトラ試験での重量減少率が5.9%と大きくなっているが、焼石膏の平均粒径が1.2〜145μmの範囲では重量減少率が4.0%未満で許容範囲内となっており、焼石膏の平均粒径が203μmでは重量減少率が15.4%と極めて大きくなっていることが確認された。
次に結合材として塩化カリウムを用い、結合材の平均粒径の効果を確認するための実験を行った。表5に示すように複数の平均粒径のものを準備した。また、鉄粉としては、上記の実験に用いた発明例7で用いたもの、すなわち45μm以下が98.7%、45μm超150μm以下が1.3%、150μm超が0.0%の粒度分布の鉄粉を用いた。
稲種子への被覆方法は、上記の「鉄粉粒径についての効果確認」の際に行ったのと同様の方法で行った。
被覆作業時、すなわち鉄粉、塩化カリウム及び稲種子を傾斜回転型パン型混合機に投入して混合している際に発生した凝集粒子の発生状態を目視確認して評価した。
また、被覆作業が完了して鉄粉により被覆された稲種子について、ラトラ試験によって被膜強度を調査した。
結果を表5に示す。
また、被覆強度に関しては、塩化カリウムの平均粒径が0.5μmではラトラ試験での重量減少率が5.1%と大きくなっているが、塩化カリウムの平均粒径が1.5〜140μmの範囲では重量減少率が4.0%未満で許容範囲内となっており、塩化カリウムの平均粒径が250μmでは重量減少率が12.3%と極めて大きくなっていることが確認された。
そして、結合材の平均粒径の好ましい範囲としては、1〜150μmであることも確認された。
なお、上記の結合材の中でも焼石膏は、植物や人体に及ぼす悪影響が非常に小さく、安価かつ入手が容易であるため、特に好適である。
3 籾殻
5 毛
Claims (11)
- 粒子径が45μm以下の鉄粉の質量比率が85%超であることを特徴とする種子被覆用鉄粉。
- 粒子径が150μm超の鉄粉の質量比率が、10%未満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。
- 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又は2記載の種子被覆用鉄粉。
- 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を種子に被覆してなることを特徴とする鉄粉被覆種子。
- 種子が稲種子であることを特徴とする請求項4記載の鉄粉被覆種子。
- 種子表面を被覆するのに用いる鉄粉と結合材を含む種子被覆剤であって、
前記鉄粉は、粒子径が45μm以下の鉄粉の質量比率が85%超であり、
前記結合材は、その平均粒径が1〜150μmであることを特徴とする種子被覆剤。 - 前記結合材は、硫酸塩及び/又は塩化物を含むことを特徴とする請求項6記載の種子被覆剤。
- 前記鉄粉は、粒子径が150μm超の鉄粉の質量比率が、10%未満であることを特徴とする請求項6又は7記載の種子被覆剤。
- 前記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6乃至8のいずれか一項に記載の種子被覆剤。
- 請求項6乃至9のいずれか一項に記載の種子被覆剤を種子に被覆してなることを特徴とする種子被覆剤被覆種子。
- 種子が稲種子であることを特徴とする請求項10記載の種子被覆剤被覆種子。
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