JPH0748194A

JPH0748194A - 崩壊膜被覆粒状肥料

Info

Publication number: JPH0748194A
Application number: JP5213371A
Authority: JP
Inventors: Michiyuki Ashihara; 通之芦原; Toshio Fujita; 利雄藤田; Shigemitsu Yoshida; 重光吉田; Yoshitatsu Yamashita; 吉達山下
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1993-08-04
Filing date: 1993-08-04
Publication date: 1995-02-21
Anticipated expiration: 2020-01-05
Also published as: JP3608056B2

Abstract

(57)【要約】【目的】土壌中で肥効成分溶出後は速に崩壊する被膜
で被覆された粒状肥料の提供。【構成】粒状肥料の表面をポリオレフィン系樹脂、昇
華性物の粒子、高分子の酸化分解反応促進物質からなる
被膜で被覆した崩壊膜被覆粒状肥料。【効果】土中崩壊性が比較例の１〜１０に対し、実施
例では、４０〜１００と良好。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は分解性被膜で粒状肥料を被覆して
溶出コントロールする肥効調節型肥料に関する。更に詳
しくは酸化分解性を有する高分子組成物を重要な構成材
料とし、これに昇華性微粒子を分散させた被覆材料によ
り被覆された粒状肥料である。本発明品を施用すると溶
出後に昇華性微粒子が昇華して被膜内に空隙を生成し、
空気との接触面積を著しく増加して急激に酸化分解を受
け、土壌残留性が改善（解決）される。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】近年、省力化による低コス
ト栽培や施肥窒素による環境汚染対策が肥料の技術的な
重要課題とされている。作物の吸収に合わせて肥料を溶
出させることにより１回の施肥で済むと云った施肥の省
力化、及び施用肥料の高利用率による環境への影響の軽
減を可能にする肥効調節型肥料が実用化され、注目され
ている。これら肥料の素晴らしい機能はぜひ必要である
が、出来れば被膜は欲しくないと指摘されているよう
に、第１に溶出速度を任意にコントロール出来る材料、
第２に被膜が施肥目的達成後速やかに土壌中に分解還元
される機能が望まれている。第１の課題については種々
の公知の技術が開示されているが、本発明者らはポリオ
レフィン系樹脂を主成分とする肥料の被覆技術（特公昭
５４−３１０４号）、ポリオレフィン系樹脂とエチレン
・酢酸ビニル共重合体を被覆材料で被覆する溶出コント
ロール技術（特公昭６０−２１９５２号、特公昭６０−
３７０７４号）、更に該被膜にタルクを分解させて溶出
速度の温度依存性をコントロールする技術（特公昭６０
−３０４０号）を開示し、希望する任意の肥効コントロ
ールが可能であることを示した。第２の課題について本
発明者らは前記第１の課題に連係した技術開発を行な
い、エチレン・一酸化炭素共重合体、（特公平２−２３
５１６号）、エチレン・酢酸ビニル・一酸化炭素共重合
体（特公平２−２３５１５号）、等の光分解性の共重合
体を主要な被覆材とし、任意に溶出がコントロールでき
る技術を開発した。この技術による被覆肥料は土壌中に
光が届かない暗黒状態では分解が遅く、表層に露出した
機会に分解・崩壊化が起こるため、連用して行く場合常
時数年または十数年分の被膜が残留する可能性があっ
た。従って第２の課題の解決には光の届かない土壌中で
も分解する被膜が望まれていた。本発明者らは生分解性
樹脂であるポリエステル類により被覆し、溶出コントロ
ールと被膜の土壌分解性ともに付与された被覆技術（特
公平２−２３５１７号）を開示した。この種のものは被
膜が土壌分解を受けるため土壌中における安定した溶出
コントロ−ルを確保することが困難であり、また現在は
材料費が高価で肥料へ適用するには経済性の範囲外で実
用化までには課題が多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】公知技術の上記問題点
に鑑み、本発明者らは光の作用を受けない土壌中で、生
分解性の無い被膜でも比較的短期間に視覚で認められな
くなる程度まで酸化分解を受ける被膜で被覆された粒状
肥料の研究開発を進めた。オレフィン及び他の単量体よ
りなる高分子化合物の酸化劣化は大気中の酸素分子が関
与するラジカル反応としてよく知られているが、そのま
までは希望するまでに長期間を要し実用的ではない。そ
こで分解を促進するための分子構造、例えば非晶部、分
岐及び分子量の選択、ラジカル発生の連鎖反応開始剤、
例えば金属、活性酸素種、二重結合を有する分子等の添
加により分解速度の促進は可能であるが、これらの処理
だけでは被覆肥料に望まれる分解速度には至らない。し
かし乍ら、前記の酸化分解能を有する高分子組成物の被
膜内に、無数の微細な空隙を分布させることにより酸素
との接触面積を著しく増大させ、微細な空隙群を囲む極
薄壁網で構成される被膜にすることにより、酸化分解を
期待通り促進することが出来ることを認めて本発明に到
達した。以上の記述から明らかなように、本発明の目的
は、土壌中でも比較的短期間に完全に分解可能な被膜で
被覆された被覆粒状肥料を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の基本構成は、酸
化分解性を有する高分子組成物を主要な構成材料とし、
これに昇華性の微粒子群を分散させてなる被膜で被覆さ
れた崩壊膜被覆粒状肥料である。より、詳細には、本発
明は、下記（１）〜（６）の各構成を有する。（１）粒状肥料の表面を高分子の酸化分解反応を促進す
る物質を含有せしめたポリオレフィン系樹脂を主要な構
成材料とし、これに昇華性物質の微粒子群を分散させた
被膜で被覆されてなる崩壊膜被覆粒状肥料。（２）ポリオレフィン系樹脂が、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリブテン、エチレン・プロピレン共重合
体、エチレン・プロピレン・ブテン共重合体等のポリオ
レフィン類、及びエチレン・一酸化炭素共重合体、エチ
レン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル・一
酸化炭素共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エ
チレン・アクリル酸エステル共重合体のオレフィンと他
の単量体との共重合体から選ばれた一種以上の樹脂であ
る前記第１項に記載の崩壊膜被覆粒状肥料。（３）酸化分解反応を促進する物質が、−Ｃ＝Ｃ−不飽
和結合を有する不飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸エステル、
油脂類、ジエン系重合体、及び遷移金属、遷移金属化合
物から選ばれた一種以上である前記第１項に記載の崩壊
膜被覆粒状肥料。（４）昇華性物質の微粒子群がナフタリン、樟脳、硫黄
から選ばれた一種以上である前記第１項に記載の崩壊膜
被覆粒状肥料。（５）被膜中に水難溶性若しくは水不溶性の充填材を混
合してなる前記第１項に記載の崩壊膜被覆粒状肥料。（６）充填材がタルク、クレイ、ケイソウ土、シリカ、
炭酸ナトリウム、ゼオライトから選ばれた一種以上であ
る前記第５項に記載の崩壊膜被覆粒状肥料。

【０００５】本発明の酸化分解性を有する高分子組成物
とはポリオレフィン系樹脂、具体的にはポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン・プロピレン共
重合体、エチレン・プロピレン・ブテン共重合体等のポ
リオレフィン類、エチレン・一酸化炭素共重合体、エチ
レン・酢酸ビニル・一酸化炭素共重合体、エチレン・ア
クリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重
合体等のオレフィンと他の単量体との共重合体の一種以
上より選択される高分子と、酸化分解反応を促進するた
めの添加物（以下酸化促進剤と称す）より構成されたも
のである。

【０００６】酸化促進剤として有効なものは−Ｃ＝Ｃ−
の不飽和結合を有する有機化合物または高分子で、該有
機化合物としては不飽和脂肪酸、例えばオレイン酸、リ
ノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、エルカ酸、パル
ミトール酸、リシノール酸、エレオステアリン酸等、不
飽和脂肪酸エステル、例えばオレイン酸、リノール酸、
リノレン酸、アラキドン酸、エルカ酸、パルミトール
酸、リシノール酸、エレオステアリン酸等のメチルエス
テル、エチルエステル、プロピルエステル、イソブチル
エステル等、油脂類、例えば乾性油であるアマニ油、大
豆油、桐油、半乾性油である玉蜀黍油、菜種油、綿実
油、不乾性油であるオリーブ油、椿油、ヒマシ油等の植
物油、及び鯨油、牛脂、魚油、肝油等の動物油が挙げら
れる。

【０００７】また該高分子としては、ジエン系重合体例
えばポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン・ブタ
ジエン共重合体、スチレン・イソプレン共重合体、アク
ニロニトリル・ブタジエン共重合体等が挙げられるがこ
れ等に限定するものではない。

【０００８】また、この他の酸化促進剤としては遷移金
属或は遷移金属化合物があり、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃ
ｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの微細粉
末状金属、金属酸化物、金属ハロゲン化物、無機酸金属
塩、有機酸金属塩等が挙げられる。遷移金属酸化物とは
例えば、チタニア（特にアナターゼ型）、酸化クロムグ
リーン、コバルトブルー等の無機顔料であり、遷移金属
ハロゲン化物とは例えば、ＮｉＣｌ₂ 、ＮｉＢｒ₂ 、Ｃ
ｏＢｒ₃ 、ＦｅＣｌ₂ 、ＦｅＣｌ₃ 、ＣｒＣｌ₂ 、Ｃｒ
Ｃｌ₄ 、ＭｎＣｌ₂ 、ＭｎＣｌ₃ 、ＴｉＣｌ₄ 、ＣｕＣ
ｌ、ＺｎＣｌ₂ 等の微粉末化物であり、無機酸遷移金属
塩とは例えば、硫酸、亜硫酸、硝酸、亜硝酸、炭酸、燐
酸、亜燐酸とＺｎ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｃｕなどの微粉末化塩であり、有機酸遷移金
属塩とは例えば、炭素数１ないし２２の有機酸、即ち飽
和、不飽和、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸の遷
移金属塩のことであるがこれ等に限定するものではな
い。

【０００９】−Ｃ＝Ｃ−の不飽和結合を有する物質のう
ち、脂肪酸、脂肪酸エステル、油脂のように比較的低分
子量の有機化合物は、高分子組成物重量の０．５〜４０
％、好ましくは１〜３０％添加するのが望ましい。この
範囲以下であると高分子の酸化分解促進効果が不十分で
あり、またこの範囲以上では被膜の分解がより促進され
るものの、被膜の強度低下を招き実用的な被膜にならな
い。また、−Ｃ＝Ｃ−の不飽和結合を有する物質のう
ち、ジエン系重合体のように高分子量のものは、高分子
組成物重量の０．５〜８０％、好ましくは１〜７０％添
加するのが望ましい。低分子の有機化合物と同様にこの
範囲以下では酸化促進効果が不十分である。また、ジエ
ン系重合体のように不飽和結合を有する高分子は被膜の
溶出を促進する機能もあるため、この範囲を越えると溶
出が速くなり過ぎ希望する溶出コントロールが得られな
くなる。

【００１０】遷移金属及び遷移金属化合物は、高分子組
成物重量の０．０５〜２０％、好ましくは０．１〜１５
％添加するのが望ましい。この範囲以下では酸化促進効
果が不十分である。また、添加量は上記範囲以内で充分
であり、範囲以上に増やしても効果の向上は望めない。
のみならず、その多すぎる添加は製造中の過熱によって
被膜の劣化を招く場合もあるので適当ではない。これら
の酸化促進剤は、−Ｃ＝Ｃ−基のように酸化分解を受け
易い感応基を高分子被膜に導入してやる方法、また、遷
移金属のように酸化分解の触媒作用を有する物質を導入
する方法の何れであっても本発明の目的は達成される。

【００１１】本発明に必須の昇華性微粒子とは常温に於
て固体で、且つ水に不溶または難溶性で粒径が０．０１
〜３０μｍ、好ましくは０．１〜２０μｍのもので、被
膜重量の５〜９０％、好ましくは１０〜８０％分散され
る。好ましい昇華性微粒子の材料としてはナフタレン、
樟脳、硫黄の単独または混合物が挙げられる。

【００１２】本発明の効果は酸化分解性を有する高分子
組成物中に分散された昇華性微粒子が、施肥後徐々に昇
華した結果被膜内に微細な空隙が生成し、空気との接触
面積を著しく増加し、また酸化分解性高分子組成物の隔
壁が極薄化して急激に酸化分解を受けて崩壊し易くなる
ことにより得られる。従って微粒子の昇華性の程度は、
施肥後空隙が完成するまでの期間に影響を与える。高分
子組成物の酸化分解性と、空隙の界面（空隙、高分子
間）は比例し、空隙界面は昇華性微粒子の割合に比例
し、粒径に反比例する。即ち、添加割合が多いほど、ま
た微粒子径が小さいほど酸化分解は進行し、被膜設計に
際してはこれらの組合せを充分に検討し計画される。本
発明品は被覆することにより溶出速度（肥効）コントロ
ールすることが必要であり、被膜分解性付与と引き換え
に溶出速度コントロール機能が損なわれてはならない。
被膜内に多数の空隙が生成すると溶出が速くなり目的と
した溶出コントロールが得られない。

【００１３】酸化分解性膜の被覆によりなる本発明の肥
料を得る製造法については公知の方法を適用することが
出来る。例えば本発明者が開示した前述の特公昭５４−
３１０４号、特公昭６０−２１９５２号、特公昭６０−
３７０７４号或は特公昭６０−３０４０号等の溶液法に
於て、昇華性微粒子を分散または溶解させて被覆操作を
進め、結果として被膜内に分散し得ることが出来れば方
法自体は限定されない。更に本発明者らの開示による特
公昭６３−２３１６０号の方法、即ち被覆用の樹脂溶液
を用いる噴流被覆法に於て、乾燥熱風中に昇華性微粒子
を分散させて被覆を進行させることにより、被膜中に該
微粒子を分散させる方法も極めて有効な方法として推賞
できる。この場合は当該昇華性微粒子は危険物であり充
分な安全対策が必要である。

【００１４】本発明品を大気中に曝すと昇華が進行し溶
出自体が変わるため、保存中は昇華が進行しない処置が
重要不可欠である。保存中は出来るだけ高温は避け、且
つ完全な密閉状態が望ましく、包装材料も昇華が進行し
ない透過性の極めて小さいものを吟味する必要があるこ
とは云うまでもない。また被覆の多層化例えば最上層に
昇華防止の保護膜を掛けておくことは有効であり、施肥
後の昇華期間の制御手段としても有効である。この場合
の保護膜は生分解性、水溶性及びこれらと非分解性樹脂
との組合せ等を目的に応じて検討し選択される。本発明
では前記必須の酸化分解性を有する高分子組成物を昇華
性微粒子群の他に本発明効果が損なわれない範囲で増量
材やフィラーや浸水性付与のための界面活性材添加等の
公知技術を組み合わせることが出来る。高分子やワック
ス例えばポリスチレン、アルキルセルロース類、パラフ
ィンワックス、石油樹脂等、フィラー類例えばタルク、
炭酸カルシウム、シリカ、クレイ、ゼオライト、ケイソ
ウ土等、難溶性の肥料例えばＣＤＵ、微量要素等は有効
に利用される。

【００１５】本発明に供用される肥料は粒状品である
が、その種類は限定されない。即ち、公知の化学肥料、
例えば硫安、塩安、硝安、尿素、塩化加里、硝酸加里、
硝酸ソーダ、燐酸アンモニア、燐酸加里、燐酸石灰等の
単肥やこれら２種類以上を複合した化成肥料が供用され
る。以下実施例によって本発明を説明する。

【００１６】

【実施例】

１．本発明肥料の製造例−Ｉ図１は本発明において用いた噴流カプセル化装置を示
す。１は噴流塔で塔径２５０ｍｍ、高さ２０００ｍｍ、
Ｎ₂ ガス噴出口径５０ｍｍ、円錐角５０度で肥料投入口
２、排ガス出口３及び本発明の必須の構成要素である昇
華性微粒子投入用のマイクロフィーダー１２を有する。

【００１７】

【図１】

【００１８】図２は図１のマイクロフィーダー設置部の
拡大図であり、１２ｂはシリンダー径０．８ｃｍのテフ
ロン製（自製）のミニスクリューフィダーで、スクリュ
ー部の回転は１から６０ｒｐｍの範囲で回転数が制御で
きるようになっている。熱風導入管部（本管と略称す
る）との接合部１２ｃは二重構造になっていて、先端か
らＮ₂ ガス（室温）が本管部に吹き出すようになってお
り、昇華性微粒子が主熱風に分散するのを助けている。
昇華性微粒子が危険物の場合は、安全対策として粉体ホ
ッパー１２ａをＮ₂ ガスでシールする必要がある。噴流
用Ｎ₂ ガスはブロアー１０から送られ、オリフィス流量
計９、熱交換器８を経て噴流塔に至るが、流量は流量
計、温度は熱交換機で管理され、排気は排ガス出口３か
ら塔外に導き出される。

【００１９】

【図２】

【００２０】カプセル化処理に使用される粒状肥料は肥
料投入口から所定の熱風を（Ｎ₂ ガス）を通し乍ら投入
し噴流を形成させる。熱風温度はＴ₁ 、カプセル化中の
粒子温度はＴ₂ 、排気温度はＴ₃ の温度計により検出さ
れる。Ｔ₂ が所定の温度になったら、カプセル化液を一
流体ノズル４を通して噴霧状で噴流に向かって吹き付け
る、と同時にマイクロフィーダーを通して昇華性微粒子
を噴流用熱風に分散させカプセル化液と共に粒状肥料表
面にカプセルを形成させる。

【００２１】昇華性微粒子の供給はカプセル化液供給と
同時に行なわれるよう、液供給と連動するようにしてい
る。従って供試昇華性微粒子は被覆液が供給されている
間は一様に少量ずつ供給される。

【００２２】本実施例では何れも下記の基本条件を維持
しつつカプセル化した。一流体ノズル：開口０．８ｍｍフルコン型熱風量：４ｍ³ ／ｍｉｎ熱風温度：１００±２℃ 肥料の種類：６〜７ｍｅｓｈの粒状尿素肥料投入量：１０ｋｇカプセル化液濃度：固形分５．０重量％（供試溶剤：ト
ルエン）カプセル化液供給量：０．３ｋｇ／ｍｉｎカプセル化時間：６７分カプセル化率（対肥料）：１０％マイクロフィーダーによる粉体供給時間：８０分マイクロフィーダー部のＮ₂ 注入速度：０．２１／ｍｉ
ｎ

【００２３】２．本発明肥料の製造例−II 図３は本実施例において用いた噴流カプセル化装置を示
す。図３は図１に示した噴流塔下部の昇華性微粒子供給
のためのマイクロフィーダー１２を除いたものである。
製造例−Ｉとの相違は本発明に必須の構成要素である昇
華性微粒子を被膜に分散するに際し、製造例−Ｉでは昇
華性微粒子を噴流用熱風に分散させるのに対し、本製造
例−IIでは溶解槽１１に於て昇華性微粒子を予めカプセ
ル化液に分散させ、カプセル化液と共に一流体ノズル４
を通して噴流させてある粒状肥料表面に吹き付けカプセ
ル化させるところである。本実施例では何れも下記の基
本条件を維持しつつカプセル化した。一流体ノズル：開口０．８ｍｍフルコン型熱風量：４ｍ³ ／ｍｉｎ熱風温度：１００±２℃ 肥料の種類：６〜７ｍｅｓｈの粒状尿素肥料投入量：１０ｋｇカプセル化液濃度：固形分５．０重量％（供試溶剤：ト
ルエン）カプセル化液供給量：０．３ｋｇ／ｍｉｎカプセル化時間：６７分カプセル化率（対肥料）：１０％

【００２４】

【図３】

【００２５】３．本発明肥料の溶出率測定例製造例Ｉ及びIIで製造した本発明肥料をそれぞれ１０ｇ
を２００ｍｌ水中に浸漬して２５℃に静置する。所定期
間後肥料と水に分け、水中に溶出した尿素を定量分析に
より求める。肥料には新水を２００ｍｌ入れて再び２５
℃に静置、所定期間後同様な分析を行なう。この様な操
作を反復して水中に溶出した尿素の溶出累計と日数の関
係をグラフ化して溶出速度曲線を作成し、８０％溶出率
に至る日数を知ることが出来る。表１〜３の溶出項の２
４時間溶出とは、上記溶出測定に於て２５℃、２４時間
経過後の水中溶出率であり、８０％溶出日数とは上記溶
出率測定に於て溶出速度曲線を作成して求めた。

【００２６】４．本発明肥料のカプセル崩壊度測定本発明のサンプル５ｇを一粒ずつ先の鋭い針を用いてピ
ンホールを作り、３０℃水中にて２週間静置して中の尿
素を溶出させて空カプセルを作る。溶出液から分離した
空カプセルを樹脂製ネットに入れ畑（北九州市若松区、
砂壌土）に埋設。２年間放置後カプセルの状態を観察
し、明かにカプセルの原型を止めているサンプルについ
て、カプセルの全量を回転羽付きＶ型混合機に入れて３
０分間撹拌混合する。その後１０ｍｅｓｈ篩を通し、通
過したカプセルの供試カプセルに対する百分率を求めて
崩壊度として表１〜３に表示した。原型をとどめず痕跡
のみ、或は痕跡も認められないものについては上記操作
を行なわず崩壊度１００％とした。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造例Ｉに使用した噴流カプセル化装
置。

【図２】図１のマイクロフィーダー部の部分拡大図。

【図３】本発明の製造例IIに使用した噴流カプセル化装
置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒状肥料の表面を高分子の酸化分解反応
を促進する物質を含有せしめたポリオレフィン系樹脂を
主要な構成材料とし、これに昇華性物質の微粒子群を分
散させた被膜で被覆されてなる崩壊膜被覆粒状肥料。
【請求項２】ポリオレフィン系樹脂が、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン・プロピレ
ン共重合体、エチレン・プロピレン・ブテン共重合体等
のポリオレフィン類、及びエチレン・一酸化炭素共重合
体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビ
ニル・一酸化炭素共重合体、エチレン・アクリル酸共重
合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体のオレフ
ィンと他の単量体との共重合体から選ばれた一種以上の
樹脂である請求項第１項に記載の崩壊膜被覆粒状肥料。
【請求項３】酸化分解反応を促進する物質が、−Ｃ＝
Ｃ−不飽和結合を有する不飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸エ
ステル、油脂類、ジエン系重合体、及び遷移金属、遷移
金属化合物から選ばれた一種以上である請求項第１項に
記載の崩壊膜被覆粒状肥料。
【請求項４】昇華性物質の微粒子群がナフタリン、樟
脳、硫黄から選ばれた一種以上である請求項第１項に記
載の崩壊膜被覆粒状肥料。
【請求項５】被膜中に水難溶性若しくは水不溶性の充
填材を混合してなる請求項第１項に記載の崩壊膜被覆粒
状肥料。
【請求項６】充填材がタルク、クレイ、ケイソウ土、
シリカ、炭酸ナトリウム、ゼオライトから選ばれた一種
以上である請求項第５項に記載の崩壊膜被覆粒状肥料。