DE2002824B2

DE2002824B2 - Verfahren zur Verringerung der dynamischen Hygroskopizität von Harn stoffkornern

Info

Publication number: DE2002824B2
Application number: DE2002824A
Authority: DE
Inventors: Berend Jan Hemmo Geertsema; Michael Hendrik Willems
Original assignee: Stamicarbon BV
Current assignee: Stamicarbon BV
Priority date: 1969-01-23
Filing date: 1970-01-22
Publication date: 1973-10-25
Also published as: ES375779A1; AT291312B; GB1288333A; JPS4919260B1; FR2030228A1; NO121955B; NL159357B; DE2002824A1; BE744890A; NL6901099A; ZA70334B; BR7016257D0; DE2002824C3

Description

Bei Massentransport oder Lagerung im Freien in tropischen Gebieten mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit tritt die Gefahr auf, daß der Harnstoff in Körnerform durch eine übermäßige Wasseraufnahme zerfließt, was zu einer starken Steigerung der Backneigung und einem Verlust der frei fließenden Eigenschaften führt.

Der Schwellenwert für die Feuchtigkeitsaufnahme von Harnstoff bei 20° C beträgt 77 °/o relative Luftfeuchtigkeit; bei 40° C beläuft sich dieser Wert auf 63,5 °/o relative Luftfeuchtigkeit. Dies bedeutet, daß in warmen Ländern, wo der Feuchtigkeitsgrad diesen Wer*, meistens übersteigt, nicht verpackter Harnstoff stets Wasser aufnimmt und schließlich völlig zerfließt. Bei dieser Aufnahme von Feuchtigkeit spielen zwei Faktoren eine Rolle:

1. Die »dynamische Hygroskopizität«, worunter die Geschwindigkeit der Wasseraufnahme verstanden wird, und

2. die »hygroskopische Kapazität«. Unter diesem Begriff ist die Wassermenge zu verstehen, welche das Produkt ohne Verlust seiner frei fließenden Eigenschaften aufzunehmen vermag.

Für ein Massenprodukt wie Harnstoff ist besonders die Verringerung der dynamischen Hygroskopizität von Bedeutung, damit es länger dauert, ehe der Zerfließungspunkt erreicht wird und die Harnstoffkörner somit länger gelagert werden können, bis sie sich nach Hinausstreuung über den Boden schließlich völlig auflösen. Im Diagramm 1 stellt Kurve 1 die dynamische Hygroskopizität von nicht behandelten Hainstoffkörnern mit einem mittleren Korndurchmesser von 1.7 mm in Luft mit einer Temperatur von 25 C und einer relativen Feuchtigkeit von 8O⁰D

ίο dar. Auf die Ordinate ist die Wasseraufnahme in Prozent und auf die Abszisse die für diese Aufnahme benötigte Zeit aufgetragen. Aus Kurve 1 dieses Diagramms ergibt sich, daß die Körner bereits nach 25 Stunden 25°.n Wasser enthalten können, w.,s sehr unerwünscht ist.

Aus der britischen Patentschrift 335 175 ist bereits ein Verfahren zur Verringerung der Backneigung gekörnter Düngemittel, unter anderem Harnstoff, bekannt, indem man sie mil einer öl- oder fettartigen Substanz bedeckt. Den Vorzug hat ein Mineralöl, das einen festen, wasserabstoßenden Stoff enthält, wie ein Wachs, ein Paraffin, ein Fett oder einen ähnlichen festen, öliöslichen Stoff, und zwar in einer Menge von 10 bis 20%. bezogen auf die Ölmenge.

Gemäß diesem bekannten Verfahren konnte die Neigung zum Zusammenbacken der Körner und der Verlust der frei lließenden Eigenschaften vermieden werden. Die in dieser Patentschrift empfohlenen Mengen geben in tropischen Gebieten deutlich einen unzureichenden Schutz. Sollte z. B. eine Lösung von 10°/Ό Paraffin in Öl in einer Menge von 0,5 bis 1 ° ». bezogen auf das Korngewicht, verwendet werden, so wird, wie sich aus Kurve 2 von F i g. 1 ergibt, bei einer Temperatur von 25^C C und einer relativen Feuchtigkeit von 80 ⁰Zo innerhalb von 24 Stunden bereits 9 ⁰Zo und nach 4 Wochen Lagerungszeit 11,5° 0 Wasser aufgenommen, was unzulässig viel ist. Wird statt Paraffin ein tierisches ode^r pflanzliches Fett mit dem öl vermischt, so fehlt sogar jeglicher Schutz.

Daß man vorteilhaft Gemische aus Wachs, Paraffin oder Fett, gelöst in Mineralöl, verwenden kann, wird in genannter britischer Patentschrift nicht erwähnt.

In diesem Zusammenhang sei noch bemerkt, daß eine beträchtliche Vergrößerung der Paraffinmenge, entweder durch Auflösen von noch mehr Paraffin in öl oder durch Behandlung der Körner mit über 0,5 bis 1 % eines Öl-Paraffin-Gemisches, sehr unerw ünscht ist. Beim Gebrauch einer zu großen Paraffinmenge kleben die Körner leicht aneinander und bleiben auf dem Boden unzugänglich für Wasser.

Eine solche Arbeitsweise wird in der britischen Patentschrift 575 617 beschrieben. Es wird dabei von einem Öl ausgegangen, in dem ein Wachs gelöst worden ist. Das öl kann ein Gemisch aus einem pflanzlichen öl und einem Mineralöl sein. Die Beispiele gehen von einem Gemisch mit 20 bis 50 ⁿ/o Paraffin aus, während die Körner bei einer Temperatur von 70° C in das geschmolzene Gemisch eingeführt werden. Denselben Nachteil zeigt das Verfahren gemäß der niederländischen Patentschrift 80 030, nach dem Harnstoffkörner in einem Mineralöl getränkt werden, das zugleich mindestens 15 Gewichtsprozent feste Kohlenwasserstoffe enthält. Weder die gemäß dem technischen Stand bekannte Behandlung der Harnstoffkörner mit einer Lösung von Paraffin in öl noch eine Behandlung der Körner mit einer Lösung eines festen Fetts in Öl führen, auch wenn für eine solche Behandlung verantwortete Mengen benutzt werden,

zu der gewünschten Verringerung der dynamischen Hygroskopizität.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, die Harnstoffkörner mit einem möglichst dünnen Mittel zu beschichten, so daß die Körner, nachdem sie zuerst 3 Monate in einem abgeschlossenen Raum bei Zimmertemperatur aufbewahrt wurden, nach 24slündit;er Lagerung in einem Exsikkator bei einer Temperatur von 25 C und einer relativen Feuchtigkeit von SO⁰U weniger als 5 Gewichtsprozent Feucntigkeit aufnehmen. Diese Forderung geht unverkennbar weiter, als es für die Verringerung der Backneigung der Körner erforderlich ist.

Diesen Schutz bietet wie bekannt die dünne Paraffinschicht, welche nach Behandlung auf den Körnern zurückbleibt. Diese Schicht cl^;jnt als Sperre für die Diffusion von Wasserdampf und wird wegen der geringen zulässigen Dicke — etwa 0.3 u — hohen Anforderungen in bezug auf die Dichtigkeit zu genügen haben, was bei Anwendung der bekannten Verfahren offenbar nicht in zureichendem Maße der Fall ist. Außerdem zeigt sich, daß zwischen Paraffin und Harnstoff eine Additionsreaktion eini.eten Kann. Im Gegensatz zu der Behauptung in der britischen Patentschrift 908 642 läßt die Zweckmäßigkeit des Überzugs durch diese Additionsreaktion merklich nach.

Erfindungsgemäß ist nun eine bessere und stabilere Beschichtung zur Verringerung der dynamischen Hygroskopizität von Harnstoffkörnern durch Beschichten dieser Körner mit einem Gemisch aus Mineralöl und Paraffin möglich nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Beschichten der Harnstoffkörner mit einem Gemisch aus 5 bis 20 Gewichtsprozent festem Paraffin, 1 bis 15 Gewichtsprozent eines tierischen oder pflanzlichen Fettes oder eines tierischen oder pflanzlichen Öls und im übrigen einem Mineralöl bei einer Temperatur zwischen 30 und 65° C nach üblichen Methoden vornimmt.

Es sei bemerkt, daß es gemäß der niederländischen Patentanmeldung 6 411244 bekannt ist, Harnstoffkörner ausschließlich mit festen Fettsäureglyceriden zu behandeln. Es wird damit ausschließlich eine Verringerung der Backneigung der Körner bezweckt.

Den tierischen oder pflanzlichen Fetten oder Ölen, welche erfindungsgemäß in Kombination mit dem in öl gelösten Praffin Anwendung finden, können vermutlich zwei Funktionen zugebilligt werden, welche eine andere Wirkung haben, als aus der Anwendung eines jeden der in Öl gelösten Stoffe allein zu erwarten wäre. Diese Funktionen sind

1. Herabsetzung der Grenzflächenspannung zwischen Paraffin und Harnstoff, so daß sich die Schicht leichter homogen über die Harnstoffkörner verteilen läßt, und

2. Verzögerung der Additionsreaktion zwischen Paraffin und Harnstoff, wodurch die Wirksamkeit der Schicht nicht mehr beeinträchtigt wird.

Bei der vorliegenden Beschichtung der Harnstoffkörner sind mehrere Aspekte von praktischer Bedeutung, und zwar

1. eine homogene Verteilung der Beschichtungsmasse über die Körner; dies kann dadurch ge

schehen, daß man die Körner auf die richtige Weise bespritzt und oder in einer Beschichtungstrommel regelmäßig durchmischt;

2. die Temperatur der Bescliidüungsmasse soll ausreichend hoch sein, nämlich etwa ID bis 20 C über dem Erstarrungspunkt der Masse, damit die Leitungen und Düsen nicht verstopft werden;

3. die Viskosität der Masse soll so niedrig ^eii-. daß sie sich gut verspritzen läßt. Hierfür genügt eine Temperatur von etwa 40 C;

4. die Harnstoffknrner müssen eine ausreichend hohe Temperatur haben. Bei einer zu niedrigen Temperatur würde nämlich eine Kristallisation des Beschichtungsgemisches auftreten, wodurch eine vollständige Beschichtung der Kornoberfläche ausgeschlossen ist. Es hat sich ergeben, daß Körner mit einer Temperatur von 30^D C oder mehr gut zu beschichten sind. Bei einer Temperatur über 65 C wird das Paraffin hineingesaugt, wobei zu _;;ich eine beschleunigte Additionsreaktion stattiindet. Außerdem bleibt das Produkt länger klebrig.

Bekanntlich können als Mineralöl viele Arten billiger, vorzugsweise geruchloser Öle benutzt werden: für ein optimales Ergebnis genügt dabei eine Menge von etwa 0,8 Gewichtsprozent, berechnet auf das Körnergewicht. Als tieriscne·; oder pflanzliches Öl oder Fett können Triglyceride verwendet werden, wie Leinöl. Rüböl, Olivenöl, Sojaöl oder tierische Öle, wie Klauenöl; ferner Kokosfett, Schweinefett, Rindertalg; letztere Fette oder Öle können gegebenenfalls in hydrierter Form, als Standöl oder auch in teilweise polymerisierter Form angewandt werden. Das Mischverhältnis zwischen Öl, Paraffin und Fett oder Öl ist nicht an kritische Grenzen gebunden. Es zeigen sich optimale Ergebnisse, wenn von einem aus 80 Gewichtsprozent Mineralöl, 10 Gewichtsprozent Paraffin und 10 Gewichtsprozent Fett oder Öl bestehenden Beschichtungsgemisch ausgegangen wird. Besonders Sojaöl hat sich als Teil des Beschichtungsgemisches bewährt.

Die Behandlung von Harns'.offkörnern mit einem Mineralöl, das außer 5 bis 20 Gewichtsprozent festem Paraffin noch 1 bis 15 Gewichtsprozent eines tierischen oder pflanzlichen Fetts oder eines tierischen oder pflanzlichen Öls enthält, kann auch Teil eines Verfahrens zur Körnung von Harnstoff aus einer in einem Öl von genannter Zusammensetzung befindlichen Schmelze sein.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Frische Harnstoffkörner wurden auf eine Fraktion von 1,0 bis 3,4 mm abgesiebt; 2 kg dieser Körner wurden anschließend bei einer Temperatur von 40° C in einer Drehtrommel mit einem näher anzugebenden Beschichtungsgemisch in einer Menge von 0,8 Gewichtsprozent bespritzt. Die beschichteten Körner wurden 4 bzw. 12 Wochen bei Zimmertemperatur in ein.-m geschlossenen Raum gelagert und anschließend in einem Exsikkator bei 25⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 8O°/o 24 Stunden aufbewahrt. Es wurden jedesmal zehn Bestimmungen vorgenommen, deren Mittelwerte die folgenden sind:

Bcschichtungsmassc	90%, 10%, 80%)	Fern G 24 Std. im Exsik- kator	:htigkeitsge ewichtspro nach 4 Wochen	5,0
Ohne Behandlung öl	10%, 10% 80%)	25 9,3 3,5	halt in zent nach 12 Wochen
Paraffin	10% 10 %j	0,8	zerfließt 11,5 10.9
öl		3,4	1,9
Paraffin . ...	1,9
Fett
öl
Paraffin Sojaöl

In der Fig. 1 ist mit den Kurven 1, 2 und 3 die Feuchtigkeitsaufnahme für nicht behandelten Harnstoff und für mit 90%) Öl und 10%) Paraffin bzw. mit 80%, öl, 10%) Paraffin und 10%> Fett behandelten Harnstoff dargestellt.

Beispiel 2

Dieser Versuch ist eine Nachahmung eines mit dem Schiff stattfindenden Transports von Harnstoff nach tropischen Gebieten.

Dazu wurden zwei Glaszylinder mit einem Durchmesser von 6,5 cm und einer Länge von 20 cm benutzt. Der eine Zylinder wurde mit nicht behandeltem Harnstoff gefüllt, der andere enthielt Harnstoff,

ίο der mit einem aus 80 Gewichtsprozent Öl, 10 Gewichtsprozent Paraffin und 10 Gewichtsprozent Sojaöl bestehenden Gemisch, wie im Beispiel 1 angegeben, beschichtet worden war. Beide Zylinder wurden 1 Monat lang bei 23° C in einer feuchten Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit von 90%) aufbewahrt. Durch tägliches Wiegen der beiden Zylinder konnte die dynamische Hygroskopizität berechnet werden. Siehe hierfür Kurve4 in Fig.2 für nicht behandelten und Kurve 5 für behandelten Harnstoff. In

ao dieser Figur ist auf der Ordinate die Feuchligkeitsaufnahme in Prozent und auf der Abszisse die für diese Aufnahme erforderliche Zeit aufgetragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verringerung der dynamischen Hygroskopizität von Harnstoffkörnern durch Beschichten dieser Körner mit einem Gemisch aus Mineralöl und Paraffin, dadurch gekennzeichnet, daß man das Beschichten der Harnstoffkörner mit einem Gemisch aus 5 bis 20 Gewichtsprozent festem Paraffin. 1 bis 15 Gewichtsprozent eines tierischen oder pflanzlichen Fettes oder eines tierischen oder pflanzlichen Öls und im übrigen einem Mineralöl bei einer Temperatur zwischen 30 und 65 C nach üblichen Methoden vornimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Beschichten mit etwa O.S Gewichtsprozent des Beschichtungsgemisches. berechnet auf das Korngewicht, vornimmt.

3. Verfai ren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Beschichtung mit einem Gemisch aus etwa 80 Gewichtsprozent Mineralöl, 10 Gewichtsprozent Paraffin und 10 Gewichtsprozent pflanzlichem öl, insbesondere Sojaöl, durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Beschichtung mit einem Gemisch vornimmt, dessen tierischer oder pflanzlicher Fettanteil aus Triglyceriden, insbesondere Sojaöl, Leinöl, Rüböl, Olivenöl, Klauenöl, Kokosfett, Schweinefett, Rindertalg, gegebenenfalls in h\driertt Form, als Standöl oder in teilweise pDlymerisierter Form besteht.

5. Harnstoffkörner, beschichtet gemäß Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4.