JP3158174B2 - 硫黄被覆肥料およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、拡散放出を示し、制御されて放出される
長期残留性肥料およびその製造方法に関する。

関連技術の説明 放出制御肥料技術（「遅効性」肥料としても知られ
る）は、多数のグループに分類することができるが、そ
の一つがコーティング付き肥料である。コーティング付
き肥料の中では、最も経済的であることから、硫黄被覆
尿素（SCU）が最も広範に使用され、商業用に開発され
ている。もう一つのグループのコーティング付き肥料
は、ポリマーまたは樹脂コーティング付き肥料に関連す
る。これは、硫黄被覆肥料と比べて有効期間がより長期
ではあるが、主としてポリマー材の高価格、製造中のリ
カバリーシステムの使用、および他の処理上の考慮など
の理由で製造経費がより高いため、その用途と商業用応
用が限定されている。

従って、硫黄被覆製品でも、樹脂被覆肥料と同じよう
な放出結果が得られる長期残留特性の硫黄被覆肥料を経
済的により安価で提供することが、依然として課題とな
っている。

硫黄被覆尿素は、1968年にアラバマ州マッスル・ショ
ールスでテネシー・バリー・オーソリティ（TVA）によ
り、尿素が土壌に肥料として使用される場合に尿素粒子
の溶解速度を遅くする経済的システムとして開発され
た。その初期の研究の結果として、硫黄を冷却したとき
硫黄コーティングに発生する穴を充填するためにシーラ
ント材を適用する必要があるとTVAは判断した。米国特
許3,295,950および3,342,577では、このTVAの硫黄コー
ティングのプロセスおよびシーラント材が説明されてい
る。また、TVAのプレティンＹ−79（1974）では、数年
に亘りTVAのオリジナルであるSAE30オイルおよびシェル
マックス（Shellmax）800微晶蝋を含む多数のシーラン
ト材の開発についての説明がなされている。大多数の硫
黄被覆尿素の製造者により今日使用されるTVA推奨のシ
ーラントは、TVAのプレティンＹ−181（1983）に説明さ
れている。このシーラントは、70％（重量）のブライト
ストックミネラルオイルに30％（重量）の低分子量ポリ
エチレンの樹脂を混合したものである。

TVAの硫黄被覆尿素の技術開発については、さらに197
4年８月のアラバマ州マッスル・ショールスのテネシー
・バリー・オーソリティ、全国肥料開発センターのプレ
ティンＹ−79に詳しく記されている。このプレティンで
は、尿素の予備加熱、硫黄コーティング、蝋と殺菌剤の
混合および２番目のドラムでのSCUの適用、トップコー
トされた製品の冷却、および、３番目のドラムでの調整
剤の追加についての処理条件が説明されている。

このTVAプロセスは、TVAのプレティンＹ−136（197
8）でもさらに説明されている。また、硫黄被覆尿素（S
CU）のシーラントの条件がこの文書に記されている。

硫黄被覆尿素からの養分放出のメカニズムが研究課題
となっていた。しかし、今日では硫黄被覆尿素が硫黄コ
ーティングの穴と亀裂を通して放出されるということが
一般的に受けられている。これについては、1977年にオ
レゴン州立大学のW.Jarrellの博士論文、「硫黄被覆尿
素粒からの窒素放出（Nitrogen Release from Granu
les of Sulfer−Coated Urea）」の57ページに、微
生物が硫黄でコーティングされた製品の表面に繁殖し、
その繁殖の増加速度と微生物の活動により異なる速度で
コーティングを分解することが報告されている。硫黄の
ピン穴と亀裂が蝋コーティングの分解により露出される
までは、尿素は環境に放出されないのである。

土壌で適用される場合、微生物の活動に変化があるた
め、このような肥料の養分放出は一定ではなく、温度に
左右されることが分かっている。TVAの米国特許3,342,5
77（G.M.ブラウィンおよびD.W.リンド）は、時々コーテ
ィングに殺菌剤を混ぜることで、微生物によるコーティ
ングの劣化を遅らせ肥料の有効期間を延ばすことを開示
している。特に、米国特許3,342,577は、柔らかい蝋の
コーティングに殺菌剤を混ぜることで、土壌におけるそ
の高速な微生物による分解が防止されることを立証して
いる。

TVAの米国特許3,295,950からG.M.ブラウィンおよびD.
W.リンドでは、硫黄と軟蝋の２層コーティングで放出性
が制御されるという相乗作用が示されている。この軟蝋
層は一般にペトロラタムまたは石油軟蝋またはオイルか
らなる。水での溶解度で測定した場合、蝋コーティング
のみで放出性を制御することはできないが、SCUの放出
制御が劇的に改善されることが立証され、これによりこ
の相乗効果が確認されている。

また、この従来技術では、多硫化物可塑剤、微量養
素、またはバーミキュライトのような充填剤などを硫黄
に適宜加えることで明かにされている。さらにこの従来
技術（米国特許3,295,950）では、軟蝋のプリコートに
よる利点がさらに説明されている。また、リンド、ブラ
ウィン、およびゲッツシンジャーにより説明されたよう
に（1968年9/10月、農業・食品化学ジャーナル16.77
3）、従来技術で軟蝋のトップコーティングを使用する
には、ケイ藻土または粘土のような調整剤を粒子表面に
加えて、その製品の自由な流れおよびその製品の取り扱
いと保存を確保する必要があることが明かにされた。こ
のタイプの典型的な製品には、約２−３％のシーラント
と約２−2.5％の調整剤が含まれていた。

７日溶解度は、尿素窒素量の試験として用いられ、こ
こで製品のサンプル50グラムを37−８℃（100゜F）で25
0mlの水に７日間浸した場合に溶解する量を測定して行
われる。約２−３％のシーラントと約２−2.5％の調整
剤を含む従来技術のTVAタイプのコーティング付きSCU製
品の７日溶解度が15−35％の範囲であることがこのよう
な試験から実証された。米国植物食品管理委員会（AAPF
CO）により規定されてるガイドラインに基づいて、コー
ティング付き肥料が放出制御（「遅効性」）製品として
分類されるには、AOAC規定の分析方法（1990）番号970.
04で測定して、最低15％の低速放出窒素を含まなければ
ならない。典型剤としては、静水で50％未満の７日溶解
度を示すサンプルは、この試験方法970.04でも可なりの
低速の窒素放出を意味する。そのために、従来技術のコ
ーティングは、AAPFFCOのガイドラインにより「放出制
御」と考えられていた。しかし、土壌の条件におけるコ
ーティング付き肥料の効果に対して、水溶性のみが関連
するものでないことは、一般に知られている（TVA出版
物Ｙ−181およびAOACジャーナルVol.68No.4を参照）。

これに関連して、この試験データに基づきSAE30オイ
ルのトップコーティングが付されたSCU製品は、優秀な
放出制御性を有するものとして分類される。しかし、こ
の製品を土壌に埋め込んだ場合、毛管作用によりオイル
が取り除かれて、それが原因で肥料が高速に分解され
た。同様に、トップコートとなる特定の蝋は、水溶試験
で立証されたように放出制御特性をより改善する。しか
し、土壌においては、これらのトップコートは微生物に
よりすばやく分解され、その改良された放出制御は失わ
れてしまうのである（1968年９月、農業・食品化学Vol.
16No5、p.773、D.W.リンド、G.M.ブラウィン、J.G.ゲッ
ツシンジャー、「分解速度を削減する窒素肥料の硫黄コ
ーティング（Snlfur Coaring on Niuogen Fertiliz
er to Reduce Dissolution Rare）」を参照）。

さらに、例としては、単に硫黄のコーティングの重量
を増加する（例:17％から25％の硫黄にする）だけで、
硫黄のみのSCU製品はAOAC方法970.04で測定される低速
放出窒素の評価および７日溶解度を劇的に改善すること
ができる。しかし、フィールドでの耕種研究において、
25％のコーティングでは低速放出の改良は認められなか
った。このようなコーティングは、成育期間中に放出さ
れない窒素の一部分を「閉じ込めて」しまい、SCUの効
率を単に低減させる。これから、AAPFCOの定義では「低
速放出」として分類可能な肥料であっても、このような
肥料の真の耕種学的な価値を正確に評価する唯一の方法
は、耕種試験であるとが分かる。

要約すると、従来の技術では、１番目のレイヤーが硫
黄であり、２番目のコーティングは硫黄コーティングの
欠陥と穴を密閉するために塗布する軟蝋またはオイル／
ポリエチレン（例：ブライトストック・オイル／ポリエ
チレン）である多層コーティングが示されている。この
ようなコーティングは湿度に対する強力なバリヤーとな
り、硫黄のみのコーティングで通常問題となる即時放出
を本質的に防止する。また、これらのコーティングがあ
るために、必要な硫黄コートの厚さをいくらか減らすこ
とができるので、望ましくない「閉じ込め」効果（例：
所定の肥料期間中にその肥料が養分値を放出できない場
合、その結果としてその製品は耕種学的に無効なものと
なる）を減らすことができる。しかし、従来の硫黄コー
ティング付きの製品には、長期間にわたる望ましい放出
性を提供するという点についての顕著な欠陥があるので
ある。

特に、トップコートされた硫黄被覆尿素を含む以前の
硫黄コーティング付き肥料は、文献（1984年、マーセル
・デッカー社出版、パトリックB.ディージー著「ミクロ
カプセル化と関連薬のプロセス（Microencapsulation
and Related Drug Processes）」311−316ページ）
で特徴づけられ議論されているようにカプセル化された
材質の放出の「マトリックスキネティック」パターンの
モデルに適合する放出メカニズムをほぼ完全に示した。
例えば、前記のように、以前のトップコート付きのSCU
製品は、カプセル化された肥料が中心から硫黄コーティ
ングの欠陥を通して放出するため、シーラントコーティ
ングの微生物分解に基づいて養分値を放出した。このよ
うな放出パターンは、カプセル内容物の放出は時間の平
方根に比例する割合で進行するという、マトリックスキ
ネティックに準じている。この結果、これらの製品は、
初期に有効成分をすばやく放出し、その後時間の経過と
共に消滅する放出速度となる放出パターンを示した。

このように放出パターンは長期残留放出制御肥料とし
ての有用性を著しく制限することになる。

米国特許3,576,613は、耕種学的に改良された硫黄コ
ーティング付き肥料を開示している。これは、肥料核に
直接塗布された微粉末のサブコートを硫黄コーティング
の下に施したものである。また、粉末でサブコートさ
れ、硫黄でカプセル化された肥料上に疎水性シーラント
のトップコートを施すことも開示されている。しかし、
このような製品は放出性をある程度改善したが、そのプ
ロセスでもう１つのコーティングステップを要するため
に製造過程がより複雑になり、その結果として製品のコ
ストが上がるという不利な点もあった。

特に望ましいトップコート付き硫黄被覆肥料製品のの
例示として、ポリマー被覆製品が挙げられる。これらの
ポリマー被覆製品は、1991年２月14日に申請された、本
出願人に係わる米国特許出願S.N.07/655,157、題名「肥
料の摩剥防止コーティング」で説明されている。しか
し、その出願で開示された製品の耕種学的試験では、こ
のような製品がマトリックスキネティックの放出パター
ンに基づいて機能し、従って、長期間に渡って残留物を
徐々に放出することができないという点では上記と同様
に不利であることが明らかになった。

ポリマーでトップコートされた硫黄被覆尿素を含む硫
黄被覆製品のマトリックスキネティックの放出パターン
とは対照的に、養分核を主に拡散メカニズムを介して放
出するポリマー被覆肥料も知られている。このようなポ
リマー被覆肥料は、本出願人に係わる米国特許5,089,04
1、題名「カプセルで被われた低速放出肥料（Encapsula
ted Slow Release Fertilizers）」で説明されてお
り、シエラ・ケミカル社の商品名「オスモコーテ（Osmo
cote）」として販売されている。このような製品では、
コートされた粒からの養分の放出は、水溶性核を溶解し
ている蒸気の動作によりコーティングを通して行われ、
その溶液中の養分がコーティングの被膜を通して外部に
拡散し、さらに土壌へと拡散されるのである（J.ジャニ
ック「園芸レビュー」Vol.1,89ページ）。

拡散放出メカニズムを示す製品は、貯蔵装置として知
られ、このような製品は時間の経過に伴って低下するこ
とがなく、一定に放出するのである。つまり、このよう
な製品は、コートされたまたはカプセルで被われた中心
部から制御された拡散速度で、本質的にゼロオーダー
で、中心の材質がコーティングから時間に比例して肥料
養分を放出するのである。従って、これらの製品には、
より長期間に渡る残留養分の適用特性があり、芝生や他
の作物の育成効率を向上させることになる。

このように拡散制御放出を与える従来のポリマーまた
は樹脂被覆製品の主な欠点として、望ましい放出機能を
達成するために必要な比較的高価なポリマーのコーティ
ング材を用いることによる製造経費が挙げられる。ま
た、このような製品の製造に必要な回収システムを含む
処理装置や高精度の適用機器と技術のため、これらの製
造経費が顕著に高くなるのである。

発明の概要 従って、この発明の主な目的は、従来知られている硫
黄被覆製品よりもより長期間に亘る残留性と制御された
放出性が顕著に改善された、硫黄被覆肥料製品を提供す
ることである。

より詳しくは、従来のポリマー被覆製品と同じような
拡散制御の放出メカニズムを示す硫黄被覆肥料製品を、
より安い価格で提供することがこの発明の目的である。
さらに、肥料核物質をコーティングから時間に比例して
放出するように、肥料核物質を基本的にゼロオーダーの
拡散制御速度で放出する硫黄被覆肥料製品を提供するこ
とを目的とする。

この発明のもう一つの重要な目的は、粒状の肥料核上
の１次の硫黄コーティング上にポリマーのトップコート
を適用する方法を提供し、その結果得られる製品が肥料
核物質をマトリックスキネィックによる放出ではなく拡
散メカニズムで放出するようにすることである。

また、もう一つの重要な目的は、肥料が基本的にゼロ
オーダーの拡散制御速度で放出され、時間に比例して直
線状に放出されるようなポリマートップコートを有する
長期残留放出制御硫黄被覆肥料製品の製造方法を提供す
ることである。

さらに重要な目的は、「閉じ込め」を生じさせること
なく、従来の硫黄被覆尿素製品と比べて、より高められ
た放出キネティックを示し、ポリマーまたは樹脂被覆肥
料と同等の放出特性を与える高効率低速放出の硫黄被覆
尿素製品を提供することである。

この発明のこれらの目的は、肥料をコーティングから
時間に比例して一定に拡散制御させる長期残留放出制御
硫黄被覆肥料製品およびその製造方法を提供することで
達成される。特に、適切なポリマーのトップコートを、
塗布されたばかりの１次硫黄コーティングの上に施すこ
とで、硫黄被覆尿素製品の養分放出パターンを顕著に変
えることができることを我々は見出した。より詳しく説
明するならば、顆粒と粒を含む可溶性の粒状の肥料核を
TVAなどにより開発された方法で１次の硫黄コーティン
グで被い、次にその直後に特別の性質のポリマーのトッ
プコートで被うと、ポリマートップコートで被われた従
来の硫黄被覆肥料により示されたものと比較した。ユニ
ークな養分放出パターンと耕種結果が得られることが分
かった。

この発明の製品の養分放出は、高度なコーティングレ
ベルおよび非常に精密な適用装置および製造技術を要す
る高価なポリマー被覆肥料により示される放出パターン
に類似する拡散キネティックにより達成される。この発
明によれば、拡散放出キネティックを示す製品を簡単な
技術を用い簡単な製造装置で、かつ、ポリマーのコーテ
ィングレベルが実質的に削減された状態で比較的に安価
に製造することができる。

従って、この発明の製品は、１次の硫黄コーティング
で被われ、その上にポリマーのトップコートが施された
粒状の水溶性肥料核から構成される。ポリマーのトップ
コートが施される際にはその下の１次の硫黄コーティン
グはまだ付けられたばかりで、新しい硫黄コーティング
は肥料核上に応力に起因する切れ目の実質的にない表面
を与えることになる。また、新しい硫黄コーティング
は、その上にポリマーのトップコートが塗られる時に無
定形の硫黄成分を十分に含有しているので、コーティン
グ表面の一体性を保全することができる。

ポリマーのトップコートは、薄膜様透過特性の非水溶
性ポリマーフィルム形成組成物から形成されている。こ
の透過特性により、時間に比例して直線状に一定の肥料
を放出させるように、本質的にゼロオーダーの拡散制御
速度で肥料核物質を放出させることができる。

この発明の製品は、粒状の水溶性肥料核を１次硫黄コ
ーティングで被い、それが新鮮なうちにポリマーのトッ
プコートを１次硫黄コーティングの上に塗布して製造さ
れる。新鮮な硫黄コーティングは、その上にポリマーの
トップコートが付けられる前には、約120゜F以下の温度
まで冷却されていない状態が望ましいが、肥料核上に応
力に基づく切れ目が実質的に存在しない表面を与える程
度に冷却しておく。この新鮮な硫黄コーティングは、そ
の上にポリマーのトップコートが塗られる時に無定形の
硫黄成分を十分に含有しているので、コーティング表面
の一体性を保全することができる。ポリマーのトッコー
トは薄膜のような透過性のある非水溶性ポリマーのフィ
ルムを形成する組成からなり、この透過性により、時間
に比例して一定の肥料を放出するように、本質的にゼロ
オーダーの拡散制御速度で肥料を放出することができ
る。また、ポリマーのトップコートが溶融した状態で塗
布する場合、そのトップコートを低い剪断条件で塗布し
なければ、望ましいコーティングの結果は得られない。

図１は、この発明のポリマーでトップコートされたSC
U肥料製品を使用して得られた温室芝生の反応を従来技
術のSCU肥料製品と比較したグラフである。

図２は、この発明の製品を与えたケンタッキー・ブル
ーグラスの耕種反応を従来のSCUおよび尿素肥料と比較
したグラフである。

図３は、本発明の硫黄被覆肥料の耕種効果を放出特性
との関連で従来の肥料製品と比較したグラフである。

図４は、この発明の種々のポリマーでトップコートさ
れたSCU製品の放出パターンを表すグラフである。これ
らの製品は、ポリマーのトップコート重量を一定とし、
硫黄コーティング重量を変化させたものである。

図５および図６は、この発明の種々のポリマーで被わ
れたSCU製品の放出パターンを示すグラフである。これ
らの製品は、硫黄コーティング重量を一定とし、ポリマ
ーのトップコート重量を変化させたものである。

図７は、この発明のポリマーでトップコートされたSC
U肥料製品の相対的低温気候反応を従来技術のSCUおよび
尿素肥料と比較して示す図である。

図８は、この発明のポリマーでトップコートされたSC
U肥料製品の窒素放出性が環境露出から及ぼされる影響
を従来技術のSCU肥料と比較して示す図である。

発明の詳細な説明 この発明の製品は多種の有効成分の制御放出に役立つ
が、これらは主に肥料の制御放出に役立つものである。
従って、特に水溶性の肥料基質と関連して説明する。し
かし、殺虫剤、除草剤、殺菌剤、成長調整物質、防虫
剤、および動物や虫の駆除剤など長期に制御して放出す
ることが望ましいものに対しても、この発明が適用でき
ることを理解されるべきである。このような有効成分は
よく知られており、文書中に例示されている。有効成分
は固形、顆粒、または粒状であり、処理温度では分解し
たり溶解しないものであることが望ましい。また、これ
ら有効成分は水に対する可溶性は一般に緩やかなものか
ら高いものに亘る。従って、コートされたりカプセル化
された製品を利用するこの発明の主な目的は、水分によ
る有効成分の滲出を制御することである。

一般に、この発明の方法は、肥料核を１次の硫黄コー
ティングで被ってから、その１次の硫黄コーティングが
また新鮮な間に、ポリマーのトップコートをその上に塗
布する工程が含まれる。

ここで使用されている「新鮮な」という用語は、この
発明の硫黄被覆製品の粒子核に塗布される１次の硫黄コ
ーティングに関連しており、その上にポリマーのトップ
コートが塗布される前の温度が120゜F以下に下がってい
ないもの、また理想的には12時間経過していないもの、
最も理想的なものはこの時点で２時間を経過していない
ものである。

この説明の硫黄コーティングは、古びた硫黄被覆製品
の特徴である欠陥、表面の凸凹、および脆さの原因とな
る位相の変化による物理的応力がまだ起きていない。こ
れらの表面の凸凹がないため、また脆い硫黄コートから
出るほこりがないために、ポリマーのトップコーティン
グに適した硫黄被覆肥料基質となり、これにより肥料核
上に組み合わされたコーティングから実際上、薄膜の機
能が得られる。

新鮮な硫黄被覆肥料は、硫黄コーティングを有し、そ
の中の無定形成分が硫黄同素体中の位相変化に関連する
応力を緩和するために必要な量以下に減っていないもの
として定義付けることができる。好ましくは、示差スキ
ャン熱量測定法（DSC）により測定される無定形硫黄の
量は、肥料核に硫黄コーティングが塗布された時点にお
ける硫黄コーティング中の無定形硫黄成分の約２分の１
（重量の百分率に対して）より多い。最も好ましくは、
DSCで測定された場合の無定形硫黄成分が約10−15％よ
り多いものである。無定形硫黄は、硫黄被覆製品の「モ
ザイク表面構造」において「エラストマー」の役割を果
たす（マッククレランおよびシャイブ著、化学の進歩シ
リーズ、No.140、米国化学学会、1975年、18−32ペー
ジ）。充分な分量の無定形硫黄は、ポリマーのトップコ
ートの基質としての硫黄の品質に影響を及ぼすところの
硫黄コーティングに対する位相変化の応力を最小にする
ためにここでは必要である。

１次の硫黄コーティング上に塗布されたポリマーのト
ップコートについては、液体（乳状液、溶液、または溶
解）として塗布するか、使用するポリマーのタイプによ
ってはその場で反応させるようにすることができる。し
かし、融解した状態で塗布することができるポリマーを
使用することが望ましい。ポリマーのトップコートが融
解した状態で塗布されている場合、望ましい最終製品を
提供するためには、低条件で塗布しなければならない。

これに関して、粘着性のある融解したポリマー材を高
い剪断条件下に曝すと、空気が融解したものに混ぜ合わ
されることが分かっている。この混ぜ合わされた空気
は、粘着性のあるポリマーが固形化する際にコーティン
グに針穴を発生させる傾向があるため、どのコーティン
グにとっても好ましくないものである。

剪断条件を特徴づける１方法は、液体速度によるもの
である。これらの速度は、プロセスシステムの全部分を
通して融解したポリマーが遭遇する速度を意味してい
る。これには、パイプ内やノズル中の速度、またはポン
プの羽根車とタンク撹拌機による速度も含まれる。

実験では、一連のノズルで粘着性がある融解したポリ
マーをスプレーする際に（スプレーイングシステムVeej
et500025）空気が混ぜ合わされることが分かっている。
これらのノズルからのポリマーの算出噴出速度は、流量
が毎分0.35ポンドで140フィート／秒（fps）および毎分
0.27ポンドでは108fpsである。

さらに、被硫黄尿素上に粘着性がある融解したポリマ
ーを垂らすと空気が混ぜ合わされないことが分かってい
る。計算された滴下速度は１−2fpsである。

従って、低い剪断条件は、融解したポリマーの液体速
度が10fpsを越えないもの、好ましくは5fpsを越えない
ものと定義することができる。この発明の方法に従う種
々の適用技術において、硫黄面へ融解ポリマーを低い剪
断条件下で適用するには下記の液体速度が望ましい。

滴下速度 1.1fps パイプ速度 0.5fps ポンプ羽根車 3.1fps タンク撹拌機 0.4fps この発明のポリマーに適しているポリマーは、最低６
週間の間環境条件に耐えることができる構造的一体性を
有し、ポリマーのフィルムから拡散が制御された速度で
肥料核物質が放出されるように薄膜様の透過性を有する
ものが選ばれる。

より詳細には、貯蔵薄膜装置として肥料が放出される
よ硫黄上に塗布されるポリマーとしては、特定の物理的
特性が必要である。はじめに、ポリマーコーティングに
は肥料期間中の環境での安定性が必要である。つまり、
温度の極限に耐えるもの、すなわち、融点が約120℃以
上、好ましくは140℃以上である必要がある。また、そ
のポリマーは水に対して可溶性のものでなければならな
い。薄膜特性を有するコーティングが一体として機能す
るには、そのポリマーが蒸気に対する効果的なバリヤー
特性を有し、特に水蒸気に対して低度の透過性を有する
ものでなければならない。

水蒸気の透過性は、以下の公式にしたがって計算され
る。

ただし、ここでの単位は、フィルムを横切るcmHg単位
で表される所定の濃度勾配または水蒸気の圧力低下
（ｐ）において、秒で表される単位時間（ｔ）毎にcm²
単位で表される単位面積（Ａ）当りのフィルムのcm単位
で表される厚さ（Ｔ）を透過する標準温度および圧力
（STP）における、ガス（水蒸気）の容積（Ｖ）をcm³で
示したものである。

従って、前記に基づいて、この発明の肥料に適するポ
リマーのトップコートが水蒸気の透過性（Px10¹⁰）が好
ましくは約0.1−1000、最も好ましくは0.3−500である
ポリマーから形成されるべきであることが判明した。

ここでの使途に適した透過性のあるポリマーには、ポ
リ塩化ビニール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリウレタン、ポリアミド化合物、ジシクロ
ペンタジェンおよび亜麻仁油の共重合体、主にポリ塩化
ビニリデンのモノマーおよびエチレン系不飽和コモノマ
ーからなるポリマーブレンドおよびこれらの混合物など
がある。さらに、前述のように、1991年２月14日に申請
された、本出願人に係わる米国特許出願S.N.07/655,15
7、題名「肥料の摩剥防止コーティング」、および1990
年３月22日に申請された、本出願人に係わる米国特許5,
089,041、題名「カプセルで被われた低速放出肥料」で
説明されているポリマーコーティングは、ここでの使途
に特に適している。

この発明の好ましい具体例として、この方法では、ポ
リマーの適用と予備冷却用に設計された２段階ドラムの
ようなポリマーコーティングドラムへ、新たに製造され
た硫黄被覆肥料を継続的に送り込む方法が含まれてい
る。しかし、１次の硫黄コーティングを肥料核物質に塗
布するために使用される方法は任意でよく、一般的技術
を適宜使用し得る。例えば、硫黄の適用法はTVA法でも
よい。つまり、顆粒肥料、特に尿素が重量によって測定
されるフィーダーにより供給される。尿素は熱風で120
−190゜Fの温度まで（好ましくは155−175゜F）加熱さ
れる。回転式ドラム、加熱式スクリューコンベヤーなど
のタイプの熱伝達装置によっても尿素を加熱することは
できるが、ここでは流動床ヒーター中で行われる。

予熱された尿素は、硫黄の適用のために継続して回転
式ドラムに送り込まれる。融解した硫黄（温度280−310
゜F）は、ポンプで硫黄コーティングのドラムに入れら
れる。ここでは、多数の水力式スプレーノズルを通して
回転するベット上の尿素に硫黄コーティングが塗布され
る。スプレーイングシステムズの“Tee Jef 6500017"
のようなスプレーノズルが一般によく使用されるが、他
のタイプのノズルを使用することもできる。硫黄被覆尿
素粒の温度は、ドラム中に熱風を巡回させて、165−180
゜Fに制御される。

ポリマーは、融解した状態で塗布することが望まし
い。ポリマーには粘着性があるので、空気が混入しない
ようにポリマーを塗布しなければ、コーティングに針穴
ができて、結果的に不適正なシールになってしまうから
である。空気の混入に繋がることになる高度の剪断にポ
リマーを曝さないように注意する必要もある。ポリマー
の融解タンクには低い回転数rpmの撹拌機を使用し、融
解したポリマーをポリマーのコーティングドラムに送り
込むには低い回転数rpmのギアーポンプを使用する。同
様に、融解したポリマーの硫黄被覆尿素への適用は、低
い剪断条件下で行われる。最も好ましくは、これはポリ
マーを回転ベット上のSCUに「滴り落とす」ようにして
行う。スプレーノズルは、コーティングに針穴ができる
原因となる空気の混入があるので、避けるべきである。

ポリマードラムのコーティングセクション内のベッド
の温度は重要である。この温度は、効果的に硫黄被覆製
品のトップコートするために、ポリマーの凝固温度より
高くしておかなければならない。この温度が低すぎる
と、粒子を完全に「包む」前にポリマーが凝固してしま
う。その結果、その製品の養分放出速度が望ましい速度
よりも高速になる。この温度が高すぎると、ポリマーが
液体のままである状態が流すぎて、硫黄被覆製品にでは
なく装置に付着してしまう。エチレンビニールアセテー
ト／ポリエチレン（EVA/PE）ポリマー／ワックス複合の
ポリマーのトップコートの場合、好ましいコーティング
の温度の範囲は150−190゜F、最も好ましい範囲は、165
−180゜Fである。適切な温度でコートされると、混合物
は「練り粉のような」硬さになる。ドラムのコーティン
グセクション内の温度制御は、ドラムに温風を送り込ん
で行われる。

ポリマーコーティングドラムの２段階目は、混合物を
冷却して、自由に流動できるようにするために使用され
る。適切に冷却しなければ、製品に流動性がなくなり、
シュートワークや他のプロセス装置を塞いでしまう。こ
の冷却部の出口温度はポリマーの固化温度より低くなけ
ればならない。EVA/PE複合ポリマートップコートの場
合、流動性を確保するには、その製品を135゜F以下に冷
却しなければならない。冷却速度は、コーティングの耐
久力に影響を及ぼう。ポリマーは凝固すると約25％程縮
むので、ゆっくりと冷却してコーティングの応力による
亀裂を防止する必要がある。EVA/PE複合物の場合、理想
的なコーティングの冷却速度は毎分20゜Fである。冷却
は、ドラム内で材質が回転されている間に、その材質の
中に空気を吹き込んで行われる。冷却速度は、空気の量
および冷風の温度で調節することができる。

製品は、一度ポリマードラムから出されると、次に流
動床クーラーで環境条件まで冷却される。この作業の主
な目的は、バルク保存中の材質の亀裂を防止することで
ある。ケーキングは、製品が100゜F以下に冷却される場
合に最も小さくなる。それから、最後の作業はスクリー
ニングで、コーティングプロセス中に形成された集塊を
取り除くのである。

その最終製品は、流動が自由で、摩剥と取り扱いに強
く、使用された硫黄および／またはポリマーの分量によ
り異なる制御された放出耕種性のあるものとなる。

さらに、この発明の方法において、EVA/PEポリマー／
ワックス複合ポリマートップコーティングがSCUの表面
に塗布される場合の好ましいプロセスパラメータを以下
のように要約することができる。

以下の実施例は、理想的な複合物、その製造方法、お
よび従来技術の複合物との比較評価を示すものである。
すべての百分率は、重量のパーセントである。

実施例１ この発明に基づく、１次の硫黄コーティング（17％硫
黄）およびポリエチレンとエチレンビニールアセテート
のポリマーブレンドからなるポリマートップコート（２
％ポリマー）から構成された長期残留制御放出肥料製品
を以下のプロセスで製造した。

まず、顆粒尿素を継続的に計量して流動床ヒーターひ
毎時1500ポンドの割合で加え、硫黄被覆尿素を製造し
た。その尿素を温風で155゜Fの温度まで加熱した。加熱
された尿素には、回転しているドラムの中で305゜Fの融
解した硫黄がスプレーされた。この硫黄は、毎時310ポ
ンドの割合で、６個の6500017ノズル（スプレーイング
システムズ）から送られていた。次に、得られた１次の
被硫黄製品を、171゜Fでコーティングドラムから出し、
２次のポリマーコートの適用のために別のドラムに直接
送り込まれた。塗布されたポリマーは、ガルフテンC30
＋として販売されている低分子量ポリエチレン75％とエ
ルヴァックス420いう商標名で販売されている25％エチ
レンビニールアセテート（18％ビニールアセテート）の
複合混合物であった。融解されたポリマー複合物（248
゜F）は、毎時37ポンドの割合で計量され、ギアーポン
プなどでポリマーコーティングドラムへ入れられた。そ
のポリマーは、回転しているベッド上の硫黄被覆尿素
（SCU）に滴下された。ドラムのポリマー適用セクショ
ンの温度は、SCU粒子にポリマーが正しく分散するよう
に、169゜Fに保たれた。被ポリマー製品はドラムの冷却
セクションに送られ、そこで製品が回転されている間に
環境温度の空気に曝されて126゜Fまで冷却された。環境
条件までの最後の冷却は、別の流動床クーラーで行われ
た。この段階から、集塊を取り除くために、この製品は
スカルパースクリーンを通過させた。最終製品は、−６
＋16の粒子サイズ（米国篩）で、総窒素成分が37.7％、
実施例７に記載された方法によるDDR（１時間/7日）は
3.5/21％であった。

実施例２ 実施例１と同じ処理装置を使用し、同じ手順で、この
発明に基づいて、多種のポリマー被覆SCU製品を製造し
た。同時にSCU上に２次のポリマーシーラントのコーテ
ィングがない対照製品を製造した。このような製造の結
果は、以下の表Ｉに表示されており、処理条件および製
品分析の相違点が記されている。

実施例３ この発明に基づく１次の硫黄コーティング（17％硫
黄）およびラテックスが加えられたポリ塩化ビニリデン
複合物であるポリマーのトップコート（５％ポリマー）
から構成された肥料製品が以下のプロセスで製造され
た。

使用する１時間前以内に製造され、120゜Fの最低温度
で保存された新しい硫黄被覆尿素（17％硫黄）のサンプ
ル380グラムが、ベンチスケールの流体床、ワースター
コラムに加えられる。乾燥した固形ベースで、塩化ビニ
リデン系ラテックス（Ixan WA50）37.0グラム、20.0グ
ラムが、毎分1.01グラムの速度（0.00281gラテックス／
グラム 肥料顆粒／分）でベッドの下部からスプレーさ
れ、流動化された硫黄被覆尿素に塗布される。流体化／
乾燥の空気の流量は、毎時123−128m³（4.51−4.69m³/g
の水が取り除かれる）に保たれ、110−126゜Fの温度で
ベッドに送られる。その空気は、ベッドを102゜Fと108
゜Fの間でベッドから出る。36分間のコーティング時間
を要して５％のコーティングを塗布した後に、乾燥と冷
却が行われた。その結果の製品は36％の窒素分を含むも
のであった。

実施例４ この発明に基づく１次の硫黄コーティング（17％硫
黄）およびポリウレタン組成物であるポリマーのトップ
コート（2.5％ポリマー）から構成された肥料製品が以
下のプロセスで製造された。

回転式ベッドを安定させるためにベッドの縦方向６イ
ンチ間隔でストラップを装備した直径が16インチで長さ
が８インチの実験コーティングドラムに、750グラムの3
8−０−０ SUC（尿素上17％硫黄コート）、粒子サイズ
−６＋12（米国篩）が入れられる。硫黄被覆尿素は、新
しく製造された製品で、製造されてから１時間以内であ
り、120゜F以上の温度に保たれる。

ドラムは25R.P.Mで回転される。7.7gのポリマー性ジ
フェニルメタン・ジイソシアナート（BASF M10ポリマ
ーMDI、31.7％、イソシアン酸塩、粘着度60cps）と11.5
gのポリエチレン・テレフタレートポリエステルポリオ
ール（0.1％未満の水を含有し、10％のアルカノールア
ミン触媒を含有、176゜Fまで加熱）が、硫黄被覆尿素の
ベースにスプレーで塗布される間、硫黄被覆尿素の温度
を176゜Fに保たれた。

製品は、イソシアナートとポリオールの表面反応が完
了するまで、回転式ドラム中で176゜Fに保たれる。

この製品は、ポリウレタントップコートの重量比が2.
5％で、窒素分析値が37％であった。

実施例５ この発明に基づく１次の硫黄コーティング（17％硫
黄）およびジシクロペンタジェン亜麻仁油共重合体組成
物であるポリマーのトップコート（２％ポリマー）から
構成された肥料が以下のプロセスで製造される。

実施例４で説明されたコーティングドラムに750グラ
ムの新しい硫黄被覆尿素（17％硫黄）が入れられる。被
硫黄尿素は、新しく製造された製品で、製造されてから
１時間以下しか経過しておらず、最低120゜Fの温度に保
たれる。ドラム内の硫黄被覆尿素の温度は、ミネラル蒸
留酒に溶解されたジシクロペンタジェン亜麻仁油共重合
体の60％溶液がその上にスプレーで塗布される間、176
゜Fに保たれる。この共重合体溶液は、ADM ML189−70
で、70％の共重合体をミネラルスプリットで薄めて60％
の共重合体にしたものである。塗布された共重合体溶液
の総重量は25.5gであり、100％をベースとすると15.3g
の共重合体を含有している。

この製品は、すべての溶媒蒸気が取り除かれてコーテ
ィングが乾燥して粘性がなくなるまで、さらに176゜Fで
タンブリングが行われた。

この最終製品は、ジシクロペンタジェン亜麻仁油共重
合体のトップコートが２％で、窒素分析値が37％であ
る。

実施例６ この発明に基づく１次の硫黄コーティング（17％硫
黄）および低密度ポリエチレン組成物から成るポリマー
のトップコート（２％ポリマー）から構成された肥料製
品が以下のプロセスで製造される。

流動床のワースターコラムを使用して、テトラクロロ
エチレン溶液中の低密度ポリエチレンを、使用する１時
間前以内に製造され120゜Fの最低温度で保たれた380gの
新しい硫黄被覆尿素顆粒（17％硫黄、−６＋１米国篩）
に塗布する。テトラクロロエチレンに溶かされたポリエ
チレンの３％溶液（Dowlex2032 LLDPE、密度0.926）
が、ベッドの下部からスプレーで硫黄被覆尿素顆粒に塗
布される。硫黄被覆尿素の温度が120゜Fである間に、直
線状低密度ポリエチレン合計15.2gが塗布される。

最終製品は、低密度ポリエチレンのトップコートが２
％で、窒素分析値は37％である。

実施例７ この例は、耕種試験で測定されるユニークな制御され
た放出耕種特性を得るために、新しい硫黄被覆尿素にポ
リマートップコートを塗布する必要性を従来の硫黄被覆
尿素にポリマートップコートを塗布したものとの比較で
立証するものである。

製品の２個の試験サンプルが、同じ手順で製造され
た。この手順では、750gの硫黄被覆尿素（17％硫黄コー
ティング）が、回転式ベッドを安定させるためにベッド
の縦方向６インチ間隔でストラップを装備している直径
が16インチで長さ８インチの実験コーティングドラムに
入れられた。このドラムが25RPMで回転する間、硫黄被
覆尿素の温度は空気ヒーターとヒートガンで140゜Fまで
上げられた。ヒートガンが取り除かれ、15.31g（製品重
量の２％）のポリマートップコートが用意された。この
ポリマートップコートは、75gのガルフテンC30＋と25g
のエルヴァックス420（18％ビニールアセテート）を混
ぜ合わせ、この混合物を180℃までかき混ぜながら温
め、この温度で30分間攪拌し、125℃で300ないし340セ
ンチボイズの粘性、融点が75℃の混合物を得た。その結
果のポリマートップコートは150℃まで予熱され、20−3
0秒の間、硫黄被覆尿素に注がれた。ドラム内で10分間
回転している間、この製品温度は空気ヒーターで約66℃
に保たれた。製品を60℃以下に冷却するため、冷風が２
分間ドラムに送られた。その製品が送り出されてスクリ
ーンされた（米国篩、−６＋12）。

この手順で用意された２つの試験サンプルの唯一の相
違点は、１方のサンプル（サンプルＣ）が袋詰めで保存
された（30日以上経過）硫黄被覆尿素から造られたこと
である。このように旧くなった硫黄の結晶構造は、95％
が斜方晶系で、５％が非結晶であり、単斜晶系形態の硫
黄は基本的には存在しない。他のサンプル（サンプル
Ｂ）は本発明に相当するもので、新鮮な硫黄被覆尿素が
硫黄コーティングドラムから直接取り出され、一時間未
満で直接用いられた。この時点における硫黄被覆尿素の
温度は、最低122゜Fであった。ポリマー塗布の時点にお
いて、この新しい硫黄の硫黄の形態は単斜晶系から針方
晶系への推移が本質的に完全に終っており、初期に形成
された非結晶の優勢が残されていた。

さらに、３番目の試験サンプル（サンプルＡ）が実施
例１のプロセスに従って用意され、４番目の試験サンプ
ルがポリマーのトップコートをその上に付けないで硫黄
コーティングが塗布された対照として用意された。

次に、25gの製品サンプルを室温で150mlの蒸留水の中
に入れるという試験手順で、各試験サンプルの示差溶解
率（DDR）が求められた。各時間間隔で、全ての水が取
り除かれ、スクリーンを通した水を注いで新しい水で入
れ変えられた。この洗浄液5mlがウレアーゼで処理され
た。放出されたアンモニアは0.1NHClで滴定された。見
出された窒素は、その時間間隔で放出されたその製品の
総窒素の累積百分率で表された。

この試験の結果、ポリマーが旧い硫黄被覆尿素に塗布
された場合には僅かな効果しか得られなかったが、ポリ
マートップコートの基質として新しい硫黄被覆尿素が使
用された場合は劇的な効果が示されたことが、示差溶解
率から分かった。この試験の結果は、以下の表に示され
ている。

上で説明された製品は、温室でコベントリー・ケンタ
ッキー・ブルーグラスに適用された。５月２日、６月27
日、および９月21日の、３つの異なる温室試験で、400c
cの鉢（0.09平方フィート）に、２ポンドのN/1000平方
フィートで肥料が与えられた。定期的に60日の間、新葉
の重量が記録された。

各試験には、対照として尿素を含めた。異なる試験日
に関連する環境の相違を正規化するために、この材質に
対する成育反応は、60日で尿素から得られた新葉重量の
収穫の合計のパーセントで表されている。

これらの成育応答パターンは、図１に示されている。
これでは、ポリマートップコートが旧い硫黄被覆尿素
（サンプルＣ）に塗布された場合、成育応答曲線はマト
リックス放出（時間の平方根）の典型的な形であったこ
とが分かる。しかし、同量のポリマートップコートが
「新しい」硫黄被覆尿素（サンプルＢ）に塗布された場
合、成育応答曲線は変り直線状の放出を反映していた。
また、この直線状の放出は、実施例１のプロセスで新し
い硫黄被覆尿素から造られたサンプル（サンプルＡ）で
も示された。

この研究は、耕種反応で示されるように拡散放出を達
成する上で、新しい硫黄被覆尿素へのポリマートップコ
ートの塗布が欠かせないことを立証した。

実施例８ この発明に基づく多層製品で優れた耕種結果が得られ
ることを立証するために、 一連の試験が行われた。単一層の硫黄またはポリマーコ
ーティングのみがある製品とは対照的に、この多層製品
には１次の硫黄コーティングとポリマーのトップコート
とを有する。

これらの試験では、温室で400ccの鉢（0.08平方フィ
ート）に育成されたコベントリー・ケンタッキー・ブル
ーグラスに２ポンドの窒素/1000平方フィートで肥料が
与えられた。この目的で使用された肥料には、この中の
実施例１に従って造られ、17％の硫黄と２％のポリマー
コーティングを含有している。この発明のサンプルの被
ポリマーSCU製品（サンプルＡとして識別される）が含
まれている。もう１つの試験肥料製品は、17％の硫黄コ
ーティングはあるが、ポリマートップコートがない硫黄
被覆尿素であり、これが実施例２のサンプル番号２−７
である。他の試験サンプル（ここではサンプルＸ）は、
実施例７でサンプルＢとＣを用意するために使用された
ものと同じ手順で用意されたが、サンプルＢとＣに使用
された硫黄被覆尿素の代わりにサンプルＸの基質には75
0gの顆粒尿素（米国篩−７＋14）が使用され、１次の硫
黄コーティングがない被ポリマー尿素から構成された。
その結果の製品（サンプルＸ）は、尿素上に２％のポリ
マーコーティングがあり、総窒素が45.3％、DDR（１時
間）が90と分析された。

図２に示されるように、試験されたこれらのサンプル
の中で顆粒から窒素の低速放出を唯一示したのは、この
発明に基づく製品（例：サンプルＡ）であった。他の製
品は、すべてのコートされていない尿素と同様の成育に
終った。従って、改善された制御放出性を得る上で、新
しいSCU上へのポリマートップコートの塗布の重要性が
立証された。

実施例９ 従来のSCU肥料と比べて、この発明の被ポリマーSCU製
品ではユニークな拡散放出反応速度が得られることを立
証するために、一連の試験が行われた。

これらの試験では、温室で400ccの鉢（0.08平方フィ
ート）に育成されたコベントリー・ケンタッキー・ブル
ーグラスに２ポンドの窒素/1000平方フィートで肥料が
与えられた。この目的で使用された肥料には、実施例１
に従って造られ、17％の硫黄と２％のポリマーコーティ
ングを含有している本発明のサンプルのポリマー被覆SC
U製品（サンプルＡとして識別される）が含まれてい
た。この試験では、実施例２のサンプル番号２−９で、
19％の硫黄コーティングはあるがポリマートップコート
がないものが従来技術のSCU肥料の対照サンプルとして
使用された。他の従来技術のSCU肥料の代表例として使
用されたのは、レスコ社により販売されているTVAタイ
プのコートされた市販のSCU製品（サンプルＤ）のサン
プルである。これには、13％の硫黄１次コーティングに
２次の３％軟蝋のシーラントコーティングがあり、その
中に2.5％の調整剤が含まれている。

この肥料を与えた結果の新葉の重量が定期的に記録さ
れた。

図３に示されるように、この発明に基づく製品（サン
プルＡ）は、試験期間の120日間に渡って直線状の成育
パターンを示す結果となる速度で、窒素を放出した。従
って、マトリックス放出を示す時間の平方根に基づく窒
素放出を示した従来技術製品と異なるこの製品の拡散放
出メカニズムが立証された。

実施例10 従来のSCU肥料と比べて、この発明のポリマー被覆SCU
製品ではより長期に亘る残留期間が得られることを立証
するために、一連の試験が行われた。

これらの試験では、温室で400ccの鉢（0.08平方フィ
ート）に育成されたコンベトリー・ケンタッキー・ブル
ーグラスに２ポンドの窒素/1000平方フィートで肥料が
与えられた。この目的で使用された肥料は、実施例９で
試験されたものと同じサンプル肥料（サンプルＡ、サン
プル２−９およびサンプルＤ）である。

肥料の残留効果は、試験の100−140日目に新葉を切り
取りその重量を測定して求められた。表IIIに示される
ように、試験されたTVA蝋トップコートおよび非トップ
コードの製品を含む従来のSCU製品と比べて、この発明
の製品（サンプルＡ）ではこの110−140日の期間に肥料
が与えられた芝生の劇的成長が見られた。

実施例11 硫黄コーティングの厚さおよびポリマートップコート
の厚さが放出パターンおよび製品の有効期間に及ぼす影
響を示すために、一連の試験が行われた。

これらの試験では、温室で400ccの鉢（0.08平方フィ
ート）に育成されたコベントリー・ケンタッキー・ブル
ーグラスに２ポンドの窒素/1000平方フィートで肥料が
与えられた。この肥料を与えた結果の新葉の重量が定期
的に記録された。

この試験目的で使用された肥料には、実施例１に基づ
いて造られた17％の硫黄と２％のポリマーコーティング
を含有している本発明のサンプルのポリマー被覆SCU製
品（サンプルＡとして識別される）が含まれていた。こ
の試験で使用された本発明の製品の他の代表例には、実
施例２にあるサンプル番号が２−2,2−３、２−5,2−1
1,2−13,および２−15が含まれた。この試験で従来技術
のSCU肥料のコントロールサンプルの代表として使用さ
れたものには、実施例２にあるサンプル番号２−１およ
び２−９が含まれている。

図４に示されるように、２％の定数ポリマートップコ
ート重量で、この発明の製品の放出速度は、硫黄コーテ
ィング重量を13％から19％に変えることで顕著に影響を
及ぼされた。つまり、硫黄コーティングの重量が増す
と、各鉢に付き3gの新葉重量と同じの育成量を得るため
に必要な日数が変わった。13％の硫黄コーティングでは
54日、同17％では78日、同19％では104日であった。従
って、硫黄とポリマーのコーティング量を調節すること
で、芝を刈る頻度および刈り取って芝の取り除き作業を
減らすことができることが分かる。

図５は、硫黄コーティングの重量を一定に13％にし
て、ポリマートップコートの重量を変化させた場合、ポ
リマーのコーティング重量が増す程、放出速度が減少し
たことを示している。これについて、１％のポリマート
ップコート（50日間）よりも、４％のポリマートップコ
ート（80日間）のものを与えた場合、各鉢から同じ3gの
収穫を得るためにより多くの日数を要した。これに対し
て、ポリマートップコートなしでは、この3gの収穫を得
るために24日間かかった。

硫黄コーティングの重量を19％に固定して、ポリマー
トップコートの重量を０から４％に変えた場合、ポリマ
ーのコーティング重量が増す程、放出速度が減少した。
これは、図６にグラフで示されている。13％の硫黄コー
ティング（図５）とは対照的に、窒素放出速度はより低
速であった。従来のマトリックス放出製品とは異なり、
この発明の製品の放出速度は、時間の経過に伴って減少
しなかった、各鉢から合計3gの収穫を得るために必要な
日数は、０％のポリマートップコートで60日間、１％の
ポリマートップコートで106日間、４％のポリマートッ
プコートで130日間であった。また、この技術を使用し
て、芝を刈る頻度および刈り取った芝の取り除き作業を
減らすことができる。

さらに、望ましい放出パターンはこの発明の製品中の
硫黄またはポリマーのコーティング重量のいずれかを変
えることにより得られることが見出された。例えば、実
施例２のサンプル番号２−５で例証された13％硫黄４％
ポリマーの製品では、実施例１のサンプルＡで例証され
た17％硫黄２％ポリマーで被われた製品と同じ芝生の成
長反応が得られることが分かった。

製品の有効期間については、試験の第110日目と第140
日目の間の収穫量が総計され、この発明の製品で望まし
い効果が得られたことが表IVの結果に示されている。こ
こに示されているように、尿素が同じ重量の硫黄で被わ
れ、ポリマートップコートの割合が変えられると、ポリ
マーの重量が増す程残留が増えた。また、ポリマートッ
プコートの重量を２％で固定した場合、硫黄コーティン
グの重量が増すと残留も増えた。

実施例12 同じコーティング重量の従来のSCU肥料と比べて、こ
の発明のポリマー被覆SCU肥料製品により長期の残留期
間が得られることを立証するために、一連の試験が行わ
れた。

これらの試験では、温室で400ccの鉢（0.08平方フィ
ート）に育成されたコンベトリー・ケンタッキー・ブル
ーグラスに２ポンドの窒素/1000平方フィートで多種の
肥料が与えられた。

この試験を行う目的で使用された肥料には、総コーテ
ィング重量が19％である本発明の製品例であるサンプル
Ａを含む１組の37−０−０製品、および総コーティング
重量が17％である本発明の代表例である実施例２のサン
プル２−５を含む１組の38−０−製品が含まれていた。
ここで使用された総コーティング重量が19％である従来
技術の37−０−０の製品例は、実施例14で説明されてい
るサンプルＤおよび２−９であった。ここでコントロー
ルとして使用された総コーティング重量が17％である従
来技術の38−０−０製品例は、「サルファーコート（Su
lfercote）」の商標でパーセル社により販売されている
市販のTVAタイプのコートされたSCU製品であった（ここ
ではサンプルＥとする）。サンプルＥは、12.5％の硫黄
１次コーティングの上に、２次の2.1％シーラントコー
ティングが付けられ、そこに2.5％の調整剤が含まれて
いた。このサンプル（サンプルＥ）は、総窒素成分が3
8.2％で、39.0％の７日間の示差溶解率（DDR）であっ
た。この中で対照として使用された総コーティング重量
が17％である従来技術の38−０−０製品のもう一つの例
は、実施例２のサンプル番号２−７であった。このサン
プル２−７の７日間の示差溶解率（DDR）は93.1％、総
窒素成分は39.1％であった。

芝生が植えられた鉢に試験肥料を与えてからの温室芝
生の反応は、刈り取る芝の新葉の重量で表され、定期的
に記録された。表Ｖに示されるデータから分かるのよう
に、試験の最後の２ヶ月間（65−120日）に記録された
新葉の重量は、試験された従来技術の製品（例：サンプ
ルD,E,2−7,および２−９）と比べ、本発明の製品（サ
ンプルＡおよび２−５）で肥された場合には増加するこ
とが確認された。従って、同じコーティング重量の従来
技術の対照製品と比べて、本発明のシーラントで被われ
たSCU製品からより長期の残留効果が得られることが立
証された。

実施例13 従来のSCU肥料と比べて、削減されたコーティング重
量の本発明のポリマー被覆SCU肥料製品から長期の残留
期間が得られることを立証するために、一連の試験が行
われた。

これらの試験では、温室で400ccの鉢（0.08平方フィ
ート）に育成されたコベントリー・ケンタッキー・ブル
ーグラスに２ポンドの窒素/1000平方フィートで多種の
肥料が与えられた。

これを試験する目的で使用された肥料には、実施例２
のサンプル番号２−３および２−４含まれ、この発明の
製品の代表であるこれらのサンプルの総コーティング重
量は各々15％と15.5％であった。従来技術商品の対照サ
ンプルの代表は、実施例15に説明されているサンプルＤ
およびＥであり、これらの中にはより高い総コーティン
グ重量の19％と17％が含まれていた。

芝生が植えられた鉢に試験肥料を与えてからの温室芝
生の反応は、刈り取る芝の新葉の重量で表され、定期的
に記録された。

表VIに示されるデータから分かるように、試験の最後
の２ヶ月間（65−120）に記録された新葉の重量は、試
験された従来技術の製品（例：サンプルＤおよびＥ）と
比べ、本発明の製品（サンプル２−３および２−４）で
肥された場合には増加することが確認された。従って、
従来技術のコーティングに対してより少ないコーティン
グ重量であるにも拘らず、従来技術と比べると、この発
明のシーラントで被われたSCU製品からより長期の残留
効果が得られることが立証された。

実施例14 従来のSCU肥料と比べて、本発明のポリマー被覆SUC肥
料製品の改良された窒素活用効率を立証するために、一
連の試験が行われた。窒素活用効率は、長期間に渡る総
収穫および芝生の色で判断される。

これらの試験では、温室で400ccの鉢（0.08平方フィ
ート）に育成されたコベントリー・ケンタッキー・ブル
ーグラスに２ポンドの窒素/1000平方フィートで多種の
肥料が与えられた。

これを試験する目的で使用された肥料には、実施例２
で説明されたサンプル番号２−2,2−３、および２−４
含まれ、本発明の製品の代表であるこれらのサンプルの
総コーティング重量は各々14％、15％と15.5％であっ
た。従来技術商品の対照サンプルの代表は、実施例12に
説明されているサンプルＥおよび２−７であり、これら
は各々約17％の総コーティング重量であった。

芝生が植えられた鉢に試験肥料を与えてからの温室芝
生の反応は、刈り取る芝の新葉の重量で表されて定期的
に記録され、その結果は表VIIAに示されている。芝生が
この発明の製品（サンプル２−2,2−３、および２−
４）で肥された場合に得られた新葉の重量は、従来技術
の製品（サンプルＥ）で肥された場合に得られたものよ
りも、非常に多かった。それと対照的に、サンプル２−
2,2−３、および２−４を適用した場合の総収穫は、従
来技術のサンプル２−７から得られた結果と等しいか、
それより少しだけ少なかった。この結果から製品の効率
が同等であると考えられるかもしれないが、収穫分布は
大変に異なっていた。この発明の製品のコーティング重
量が14％から15.5％に増やすと、初期収穫が減少し、残
留が増加した（測定効率）。この測定効率特性は、初期
には低成長であるが時間の経過に伴って収穫が増加する
植物物質の高い収率を意味し、成長期間中により一定の
窒素放出を要する芝生および慣用植物にとって特に重要
なのである。

さらに、あるフィールド研究では、パレード・ケンタ
ッキー・ブルーグラスの芝生に２ポンドの窒素/1000平
方フィートの割合で、９平方フィートの（３フィート×
３フィート）地面の上記の肥料が与えられた。この芝生
は毎週21/2インチに刈られ、枯れないように水を与え
た。表VII Bに示されるように、この発明の製品（サン
プル２−2,2−３、および２−４）を使用した芝生の色
は、従来技術を使用した芝生よりも良くなった。芝生の
色と窒素の吸い上げは相関性が高いので、窒素効率が改
善されたことがこの結果から立証された。

実施例15 あるフィールド研究で、バレード・ケンタッキー・ブ
ルーグラスの芝生に２ポンドの窒素/1000平方フィート
の割合で、９平方フィートの（３フィート×３フィー
ト）地面の多種の肥料が与えられた。この芝生は毎週21
/2インチに刈られ、枯れないように水を与えた。この研
究は、この発明の製品中のポリマーコーティングの重量
の変化がこのような製品の窒素放出パターンに大きな影
響を及ぼすことを立証するために行われた。

この試験の目的に使用された肥料は、本発明の製品の
代表であった：上記のサンプルＡ、実施例２で説明され
たサンプル２−2,2−3,2−4,2−5,2−8,2−9,2−10,2−
11,2−12,2−13,2−14、および２−15。この試験で使用
された従来技術の対照製品の代表は、実施例２で説明さ
れたサンプル２−１および２−９であった。

この試験は２部で実施され、その結果は表VIIIに記さ
れている。表VIIIに示されるように、芝生の肥料への早
期の反応（０−35日間）は、硫黄とポリマーのトップコ
ート重量を制御して、この発明のシーラント被覆SCU製
品で制御することができる。有利に製品の「遅延された
放出を呼び出す」ことができるこの結果は、TVAタイプ
の製品のシーラント重量を増加してもこのような硫黄被
覆尿素製品からの窒素の製品には殆ど影響がないことが
記録されている従来技術とは対照的である。

実施例16 従来のSCU肥料と比べて、本発明のポリマー被覆SUC肥
料製品の方が温度からの影響を受けないことを立証する
ために、一連の試験が行われた。特に、この試験はこの
発明の製品が従来技術の製品と比べて冷温でもシャット
ダウンしないことを示すために行われた。

これらの試験では、パレード・ケンタッキー・ブルー
グラスの芝生に２ポンドの窒素/1000平方フィートの割
合で、９平方フィートの（３フィート×３フィート）地
面に多種の肥料が与えられた。この芝生は毎週21/2イン
チに刈られた。水は必要に応じて毎週最低１インチ与え
た。芝生の色は、10が最良で１が最悪の10段階の評価で
毎週記録された。

この発明の製品の代表としてこの試験の目的に使用さ
れた肥料は、上記で説明されているサンプルＡであっ
た。この試験で使用された対照製品の代表は、実施例９
で説明されたサンプルＤおよび実施例15で説明されたサ
ンプルＥであった。もう一つ加えられた対照サンプル
は、コーティングが付いていない生の尿素であった。

図７に示されるように、肥料を与えてから４週間後
（例:10月中旬）、全ての投薬反応は許容範囲内であっ
た（色が9.0から10までの範囲であり、７から10が許容
可の色）。しかし、７週間経って、11月初旬に天候が涼
しくなると、本発明のシーラント被覆SCU製品（サンプ
ルＡ）が与えられた全ての鉢は約8.0−9.0の許容範囲内
であったが、従来技術のSCU製品（サンプルＤおよび
Ｅ）の反応は許容範囲外となった（7.0未満）。７週目
でも尿素が与えられた芝生はまだ許容可能な色であった
ので、従来のSCU製品の反応は残留の欠如ではなく放出
された窒素と関連付けられた。

これで、この発明の製品が従来技術のものより温度か
らの影響を受けづらく、より幅広い範囲の温度でよりよ
い効果を上げることが立証される。

実施例17 この試験は、従来のSCU肥料との比較で、本発明のポ
リマー被覆SCU肥料製品の環境のストレス条件に対する
抵抗力を示すために行われた。

この試験では、この発明に基づく製品のサンプル200
グラム（例：上記で説明されたサンプルＡ）および従来
技術の代表である対照製品（例：実施例15で説明された
サンプルＥ）が、タイラースクリーンの上に置かれた。
これらのスクリーンは、高い張出しの下にあるコンクリ
ートのベランダ床に置かれた。サンプルは南向きで、完
全に午前中に日光を受けるようにされた。サンプルは、
強い雨がはねたときのスプレー以外の雨から保護され
た。サンプルに溜った水は、すべてスクリーンから排水
され、コーティング分解の素因である湿度を最小化し
た。

各製品のサンプルは、日光に曝された。１サンプルは
２週間目の終りで日光の当たる所から移動され、２つ目
のサンプルは４週間後に移動された。各サンプルの示差
溶解率が求められ、その結果は図８に示されている。こ
れでは、屋外の光線の照射が本発明のポリマー被覆SCU
（サンプルＡ）に対して１ヶ月後にも無影響であったこ
とが立証された。一方、従来技術（サンプルＥ）の制御
放出特性は、この要素に同じ照射を与えると、ひどく減
少することが立証された。

上述および前記に加えて、従来製品は典型的にポリエ
チレン／ブライトストックオイルのような軟蝋で被われ
ている。これらのコーティングは、室温では柔らかく半
液状である。このため、コートされた粒子は互いに付着
する傾向があり、よく流動しない。従って、小粒の粘度
やケイ藻土などの流動調整剤を蝋で被われな表面に適用
して、粒子が流動できるようにしなければならなかっ
た。これらの調整剤を塗布するプロセスには、大規模な
固形物処理と計量装置、別のアプリケーションドラム、
および環境制御（ほこりの収集）装置が必要である。こ
れとは対照的に、この発明のシーラントコーティング
は、融解した状態で塗布することができ、室温で硬くな
って粘着性がなく流動が自由になる。そのため、流動調
整剤が不要であり、このような付随装置の必要がなくな
るのである。さらに、従来技術の軟蝋／調整剤のコーテ
ィングにはプロセスで蓄積される傾向があったので、清
掃のためアプリケーション装置をしばしばシャットダウ
ンしなければならなかった。これに対して、この発明の
コーティングは室温で硬く粘着性がなく流動が自由であ
った。従って、この製品は機械装置表面への堆積の問題
は認められなかった。

この発明はある程度具体性のある好ましい形態で説明
されたが、これらは短なる例示であることを念頭に置く
べきである。したがって、組成、方法の工程、および使
用される材質について種々の変更が可能であり、これら
も本発明の概念に含まれることは明かであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティモンズ、リチャード・ジェローム アメリカ合衆国、オハイオ州 43041、 メリースビル、グランド・アビニュー 222 (72)発明者 マクビイ、ジョージ・ランドール アメリカ合衆国、オハイオ州 43040、 メリースビル、ティンバー・レーン・ロ ード 17800 (56)参考文献 特開 昭56−69295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−75569（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C05B 1/00 - C05G 5/00

Claims (23)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒状の水溶性肥料核を新鮮な一次硫黄コー
   ティングで被い、その肥料核の上に応力に起因する切れ
   目を実質的に有しない表面を形成する工程と、この新鮮
   な一次硫黄コーティングの上にポリマーのトップコーテ
   ィングを施す工程とからなり、 該トップコートを施す際に該硫黄コーティングを少なく
   とも約48.9℃（120゜F）にして該表面を応力に起因する
   切れ目のない状態に保ち、かつ、該トップコートを施す
   際に該硫黄コーティングは充分な無定形硫黄含有量を含
   んで該コーティングの表面一体性を確保し、及び該ポリ
   マートップコートは、肥料を時間の経過に伴って実質的
   に直線状に放出するように実質的にゼロオーダーの拡散
   制御速度で該硫黄コーティング及びポリマーのトップコ
   ートから肥料を放出する薄膜様透過特性を有する非水溶
   性のポリマーフィルム形成性組成物から実質的に構成さ
   れていることを特徴とする長期残留、制御放出性硫黄被
   覆肥料製品の製造方法。
2. 【請求項２】硫黄コーティングの上に塗布する前に、硫
   黄コーティングをポリマーのトップコートを約48.9℃
   （120゜F）以下の温度に冷却しない請求の範囲１に記載
   の方法。
3. 【請求項３】肥料核が尿素がある請求の範囲１又は２に
   記載の方法。
4. 【請求項４】ポリマーのトップコートを硫黄コーティン
   グの上に塗布する際に、この硫黄コーティングが塗布す
   るまでに約12時間を経過していない請求の範囲１〜３の
   いずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】該ポリマー組成物は、 エチレン・ビニルアセテート共重合体で、エチレンとビ
   ニルアセテートの重量比が約20対約２であり、分子量が
   約2,000から20,000であるもの、及び エチレン・アクリル酸共重合体で、エチレンとアクリル
   酸の割合が約50対約10であり、分子量が約2,000から20,
   000であるもの からなる群から選択されるポリマーを約５乃至約50パー
   セント（重量）含み、更に、 天然石油蝋でドロップ融点が約60℃乃至80℃であり、AS
   TM法D721により求められるオイルを約５％未満含有し、
   実質的に芳香族及び環式の構造を含まないもの、及び 融点が約60℃乃至105℃で分子量が約400乃至600の合成
   炭化水素ワックス、 からなる群から選択される炭化水素ワックスを約95％乃
   至約50％含み、 融点が約105℃以下であるシーラント組成物を包含する
   請求の範囲１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】該ポリマー組成物が、ポリ塩化ビニル、ポ
   リ塩化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
   リエチレン・テレフタレート、ポリウレタン、ポリアミ
   ド、ジシクロペンタジエンと亜麻仁油との共重合体、塩
   化ビニリデンモノマー及びエチレン系不飽和コモノマー
   からなるコポリマーブレンドで塩化ビニリデンを圧倒的
   に含むもの、及びこれらの混合物からなる群から選択さ
   れたものである請求の範囲１〜４のいずれかに記載の方
   法。
7. 【請求項７】ポリマーフィルム形成組成物が約0.1〜100
   0の水蒸気透過性を有する請求の範囲１〜６のいずれか
   に記載の方法。
8. 【請求項８】ポリマーフィルム形成組成物が約48.9℃〜
   96.1℃（120゜F〜205゜F）の融点を有し、これを溶融状
   態で硫黄コーティングの上に適用する請求の範囲１〜７
   のいずれかに記載の方法。
9. 【請求項９】ポリマーフィルム形成組成物が塗布される
   際に、新鮮な硫黄コーティングの温度が約48.9℃〜87.8
   ℃（120゜F〜190゜F）である請求の範囲８に記載の方
   法。
10. 【請求項１０】溶融したポリマー組成物を低い剪断条件
    下で適用する請求の範囲１〜９のいずれかに記載の方
    法。
11. 【請求項１１】ポリマーフィルム形成組成物を溶融状態
    で硫黄コーティング上に滴り落す方法で適用する請求の
    範囲１〜10のいずれかに記載の方法。
12. 【請求項１２】ポリマートップコートを塗布する際に、
    硫黄コーティングの無定形硫黄含量が約10％（示差スキ
    ャン熱量測定法により測定される硫黄コーティングの重
    量）以上である請求の範囲１〜11のいずれかに記載の方
    法。
13. 【請求項１３】肥料を時間の経過に伴って拡散制御速度
    で直線状にコーティングから放出させるようにした長期
    残留、制御放出性被覆肥料製品であって、 粒状の水溶性肥料核が一次硫黄コーティングで被われ、
    更にその上にポリマーのトップコートが塗布されたもの
    であって、 該ポリマートップコートを施す際に一次硫黄コーティン
    グが未だ新鮮であり、この新鮮な一次硫黄コーティング
    を該ポリマートップコートを施す際に約48.9℃（120゜
    F）以上の温度に冷却して該ポリマートップコートを施
    す際に肥料核の上の表面を応力に起因する切れ目がない
    表面とし、該硫黄コーティングは該ポリマートップコー
    トを施す際に充分な無定形硫黄含有量を含んで該コーテ
    ィングの表面一体性を確保し、及び 該ポリマートップコートが、肥料を時間の経過に伴って
    実質的に直線状に放出するように実質的にゼロオーダー
    の拡散制御速度で該硫黄コーティング及びポリマートッ
    プコートから肥料を放出する薄膜様透過特性を有する非
    水溶性のポリマーフィルム形成組成物から形成されてい
    ることを特徴とする被覆肥料製品。
14. 【請求項１４】ポリマートップコートを硫黄コーティン
    グの上に塗布する前に、新鮮な硫黄コーティングを約4
    8.9℃（120゜F）以下の温度に冷却していない請求の範
    囲13に記載の製品。
15. 【請求項１５】肥料核が尿素である請求の範囲13又は14
    に記載の製品。
16. 【請求項１６】ポリマートップコートを硫黄コーティン
    グの上に塗布する際に、この新鮮な硫黄コーティングが
    塗布するまでに約12時間を経過していない請求の範囲13
    〜15のいずれかに記載の製品。
17. 【請求項１７】該ポリマー組成物は、 エチレン・ビニルアセテート共重合体で、エチレンとビ
    ニルアセテートの重量比が約20対約２であり、分子量が
    約2,000から20,000であるもの、及び エチレン・アクリル酸共重合体で、エチレンとアクリル
    酸の割合が約50対約10であり、分子量が約2,000から20,
    000であるもの からなる群から選択されるポリマーを約５乃至約50パー
    セント（重量）含み、更に、 天然石油蝋でドロップ融点が約60℃乃至80℃であり、AS
    TM法D721により求められるオイルを約５％未満含有し、
    実質的に芳香族及び環式の構造を含まないもの、及び 融点が約60℃乃至105℃で分子量が400乃至1500の合成炭
    化水素ワックス、 からなる群から選択される炭化水素ワックスを約95％乃
    至約50％含み、 融点が約105℃以下であるシーラント組成物を包含する
    請求の範囲13〜16のいずれかに記載の製品。
18. 【請求項１８】該ポリマー組成物が、ポリ塩化ビニル、
    ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、
    ポリエチレン・テレフタレート、ポリウレタン、ポリア
    ミド、ジシクロペンタジエンと亜麻仁油との共重合体、
    塩化ビニリデンモノマー及びエチレン系不飽和コモノマ
    ーからなるコポリマーブレンドで塩化ビニリデンを圧倒
    的に含むもの、及びこれらの混合物からなる群から選択
    されたものである請求の範囲13〜16のいずれかに記載の
    製品。
19. 【請求項１９】ポリマーフィルム形成組成物が約0.1〜1
    000の水蒸気透過性を有する請求の範囲13〜18のいずれ
    かに記載の製品。
20. 【請求項２０】ポリマーフィルム形成組成物が約48.9℃
    〜96.1℃（120゜F〜205゜F）の融点を有し、溶融状態で
    硫黄コーティングの上に適用される請求の範囲13〜19の
    いずれかに記載の製品。
21. 【請求項２１】ポリマーフィルム形成組成物を溶融状態
    で硫黄コーティング上に滴り落す方法で適用される請求
    の範囲20に記載の製品。
22. 【請求項２２】ポリマーフィルム形成組成物が塗布され
    る際に、新鮮な硫黄コーティングの温度が約48.9℃〜8
    7.8℃（120゜F〜190゜F）である請求の範囲20又は21に
    記載の製品。
23. 【請求項２３】ポリマートップコートを塗布する際に、
    硫黄コーティングの無定形硫黄含量が約10％（示差スキ
    ャン熱量測定法により測定される硫黄コーティングの重
    量）以上である請求の範囲13〜22のいずれかに記載の製
    品。