JPH11209190A

JPH11209190A - 被覆粒状肥料の製造方法

Info

Publication number: JPH11209190A
Application number: JP10013846A
Authority: JP
Inventors: Koichi Adachi; 浩一足立; Yasushi Terada; 泰史寺田; Kengo Zensei; 健吾前正
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】溶解速度を制御した被覆粒状肥料の安定した
製造方法を提供する。【解決手段】粒状肥料の表面に、（ア）糖重合体若し
くはその誘導体と（イ）樹脂を含む液を、口径０．９ｍ
ｍから３．０ｍｍのノズルを用いてスプレーコーテイン
グすることを特徴とする被覆粒状肥料の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶解速度を制御した
被覆粒状肥料の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、農業分野においては様々な種類の
肥料が用いられてきており、形態的には固体粒状のもの
や液状のもの、肥効速度的には速効性のものから緩効性
のものまである。中でも特に、肥料を樹脂等でコーティ
ング（被覆）して効果を持続させたコーティング（被
覆）肥料は肥料成分が長期に渡り徐々に放出される等の
特徴があり、施肥回数が少なくて済む等の理由から、近
年の農業人口の減少に対応する省力型肥料として注目さ
れている。

【０００３】このようななコーティングには、通常、安
価で非生分解性の汎用樹脂であるポリエチレン、ポリプ
ロピレン等のポリオレフィン系樹脂や、ポリ塩化ビニル
およびそれらの誘導体などが活用されている。特に、土
壌中に施肥された肥料成分の溶出を物理的に制御するた
めに、粒状肥料の表面を溶出速度調節剤を含有した皮膜
で被覆する検討が広く実施され、皮膜材としてポリオレ
フィン系樹脂等を用いた被覆肥料の製造方法（特開昭５
０−９９８５８号公報、特公昭６０−３０４０号公報、
特公昭６０−３７０７４号公報等）が実用化までに至っ
ている。

【０００４】一方、上記のような樹脂皮膜は非生分解性
のため、土壌中に中空粒子様の形態を維持して蓄積さ
れ、灌水時に圃場系外へ流亡する等、環境への負荷を懸
念する声が上がっている。このため、皮膜に生分解性樹
脂や材料を用いたコーティング肥料が種々検討されてい
る。なかでも、澱粉を樹脂に混合した生分解性樹脂は、
汎用的な樹脂の成形加工やフィルムの分野で実用化の段
階にあり、コーティング肥料への適用の可能性は高いと
考えられ、すでに、ポリオレフィン系樹脂やポリ塩化ビ
ニル系樹脂に澱粉を加えた皮膜のコーティング肥料が報
告されている（特開平６−８７６８４号公報、特開平８
−３３３１８５号公報）。皮膜中の澱粉の効果として
は、澱粉が土壌中の微生物から分泌されるアミラーゼ等
により分解消失し、皮膜にミクロボイドが生成して、皮
膜の機械的強度の低下、土壌との接触面積の増大、水の
吸収などの微生物の生存に好ましい環境を作ること、樹
脂を分解する種々の微生物を誘引するなどが挙げられ
る。このような効果により、従来、難分解性と考えられ
ていたポリエチレンなどの樹脂でも生分解を受けること
が報告されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
澱粉添加系樹脂皮膜のコーティング肥料は研究段階であ
り、その工業的製造法については種々の問題が予想され
る。コーティング肥料の工業的製造方法としては、一般
に、溶剤に樹脂を溶解させた溶液、もしくは樹脂の溶融
液を原料肥料粒子にスプレーすることにより皮膜を形成
させるスプレーコ−ティングが用いられる。この方法を
澱粉添加系樹脂に同じように適用した場合、澱粉が樹脂
の溶解に用いられる極性の低い有機溶剤や、樹脂自体と
の相溶性が非常に低く、澱粉をコーティング溶液に懸濁
させた状態でスプレーする必要があり、このため、スプ
レーノズルや液供給配管の閉塞など懸濁液の移送・噴霧
に特有の問題が起こる可能性があり、安定的に生産でき
ないおそれがある。特に、溶剤を用いた場合、溶液が低
粘度であるため澱粉粒子の凝集が問題となることも予想
される。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題の中で、特に安定的にスプレーコーテイングを行う方
法につき検討した結果、特定口径のスプレーノズルを用
いることにより安定的にスプレーできることを見いだ
し、本発明に到った。即ち、本発明は、粒状肥料の表面
に、（ア）糖重合体若しくはその誘導体と（イ）樹脂を
含む液を、口径０．９ｍｍから３．０ｍｍのノズルを用
いてスプレーコーテイングすることを特徴とする被覆粒
状肥料の製造方法に存する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。（１）被覆する粒状肥料本発明で使用される肥料は，特に限定されない。尿素、
硫安、塩安、塩化加里、硫酸加里、燐酸アンモニウム等
の粒状の単肥の他に、Ｎ、Ｋ₂Ｏ、Ｐ₂Ｏ₅等の多成分を
含む粒状の肥料が本発明品の原肥に使用される。肥料の
粒径、形状は特に限定されないが、好ましくは、平均粒
径が０．５〜４．０ｍｍであり、角張った形態や不規則
な形態のものより、球状または球状に近い形態の粒子の
方が望ましい。（２）被覆材料本発明の適用される皮膜材料は、（ア）糖重合体若しく
はその誘導体、（イ）樹脂及び（ウ）その他任意成分に
分けられる。（ア）糖重合体若しくはその誘導体糖重合体若しくはその誘導体とは、グルコース、フラク
トールなどの６炭糖及びその誘導体、キシロース、アラ
ビノース、リボースなどの５炭糖及びその誘導体の１種
以上よりなる重合体であり、例えば、澱粉、セルロー
ス、寒天、アルギン酸等の多糖類、キチン、キトサン等
の誘導体であり、好ましくは、澱粉若しくはその誘導体
である。

【０００８】澱粉としては、生澱粉（トウモロコシ澱
粉、馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、コムギ澱粉、キッサバ澱
粉、サゴ澱粉、タピオカ澱粉、モロコシ澱粉、コメ澱
粉、マメ澱粉、クズ澱粉、ワラビ澱粉、ハス澱粉、ヒシ
澱粉）、物理的変性澱粉（α-澱粉、分別アミロース、
湿熱処理澱粉等）、酵素変性澱粉（加水分解処理澱
粉、酵素分解デキストリン、アミロース等）、化学分解
変性澱粉（酸処理澱粉、酸化澱粉、ジアルデヒド澱粉
等）、化学変性澱粉誘導体（エステル化澱粉、エーテル
化澱粉、カチオン化澱粉、架橋澱粉等）などが用いられ
る。なお、化学変性澱粉誘導体のうちエステル化澱粉と
しては酢酸エステル澱粉、コハク酸エステル化澱粉、硝
酸エステル化澱粉、リン酸エステル化澱粉、尿素リン酸
エステル化澱粉、キサントゲン酸エステル化澱粉、アセ
ト酢酸エステル化澱粉など、エーテル化澱粉としては、
アリルエーテル化澱粉、メチルエーテル化澱粉、カルボ
キシメチルエーテル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル
化澱粉、ヒドロキシプロピルエーテル化澱粉など、カチ
オン化澱粉としては、澱粉と２、３−エポキシプロピル
トリメチルアンモニウムクロライドの反応物など、架橋
澱粉としては、ホルムアルデヒド架橋澱粉、エピクロル
ヒドリン架橋澱粉、リン酸架橋澱粉、アクロレイン架橋
澱粉などが挙げられる。

【０００９】このような澱粉の中でも糊化澱粉の粘度が
低いほど溶融成形が容易に行えることや、価格の点から
トウモロコシ澱粉、酵素変性澱粉、化学変性澱粉が好適
に用いられる。澱粉の粒径としては、平均粒径として、
通常０．１〜１００μｍ、好ましくは１〜１０μｍであ
る。澱粉の高分子化合物への添加方法としては、溶融樹
脂と澱粉の混練や、樹脂を溶剤に溶解した後、澱粉を溶
液に添加し、直接肥料へスプレーする方法などが挙げら
れる。澱粉の樹脂に対する添加量は、皮膜の生分解性と
溶出制御性を両立させる観点から、通常、樹脂の１〜８
０重量％、好ましくは５〜４０重量％である。（イ）樹脂被覆材料として樹脂を用いるが、その種類は、特に限定
されない。例として、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニリ
デン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポ
リカーボネート、ポリアミド、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリウレタン、エチレン−酢酸ビニル等の熱可塑性
樹脂、アルキド樹脂、フェノ−ル樹脂、尿素樹脂、メラ
ミン樹脂等の熱硬化性樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹
脂、シリコ−ン樹脂、その他、天然ゴムやＳＢＲ，ＮＢ
Ｒなどの合成ゴム、更には、ポリカプロラクトン、ポリ
酪酸、脂肪族ポリエステル、ポリグリコット、ポリビニ
ルアルコ−ル、酸化ポリエチレン、ポリビニルアルコー
ル系樹脂、ポリアクリル酸ソーダ、ポリエチレンオキシ
ド、ポリビニルピロリドン等の分解性ポリマ−が挙げら
れる。中でも、透湿性が低いため少量でも溶出防止効果
の高い熱可塑性樹脂が好ましく、ポリエチレンやポリプ
ロピレン等のポリオレフィン樹脂が特に好ましい。これ
らの樹脂は単独でも、２種以上の混合物として用いるこ
とも可能である。（ウ）その他以上の２種類の必須成分の他、被覆する目的を損なわな
ければ、他の無機物や有機物を共存させて被覆しても構
わない。例えば、上記の様な透水性の高い樹脂で被覆し
た場合には、溶出性の調整や樹脂の増量等の目的で、タ
ルク、炭酸カルシウム、クレイ、ケイソウ土、シリカ、
金属酸化物、イオウ等の無機質の他、界面活性剤、ワッ
クス、可塑剤等の有機物質を加えても構わない。また、
澱粉以外の、樹脂の生分解を促進する物質、たとえば
鉄、アルミニウム、ナトリウム、カリウム、カルシウ
ム、マグネシウム、亜鉛、マンガン等の有機金属塩、水
酸化物、酸化オイル等を添加する場合もある。（３）溶剤前記の被覆材料をコ−ティングする場合、その材料を溶
融させて直接粒状肥料にスプレーする方法と、溶剤に溶
解させその溶液をスプレーする方法、およびプレポリマ
ーをスプレー後、硬化させる方法などがあり、その方法
は特に限定されない。しかしながら、一般に本発明に適
するような高分子化合物は、融点が高く、またその溶融
粘度も高いため工業的には溶融液の直接スプレーコ−テ
ィングに不適であり、溶剤を用いて溶液とし、スプレー
コ−ティングする方法が好ましい。その際、溶剤種は特
に限定されないが、様様な条件を考慮して適宜選択され
る。その判断材料としては、皮膜材料となる高分子化合
物の溶解力、溶解温度、ハンドリング性、回収の容易
さ、毒性、安全性、価格等が挙げられる。例えば、皮膜
材料としてポリオレフィン系樹脂、特に低密度のポリエ
チレンを用いる場合は、ヘキサン、オクタン、トルエ
ン、キシレン、テトラリン等の炭化水素系溶剤、トリク
ロロエチレン、パークロロエチレン等の塩素化炭化水素
系溶剤が好ましい。また、水溶性ポリマ−やエマルジョ
ン樹脂、ラテックスなどで被覆する際は溶剤として水が
用いられる。なお、本発明で使用する糖重合体若しくは
その誘導体の多くはは、これらの溶剤にほとんど溶解し
ないため、懸濁状態でスプレーすることになる。

【００１０】溶液の濃度についても特に限定されない。
例えば、濃度を高くすると溶剤の使用量が低減しかつ処
理時間が短くなるので好ましい。また、濃度を低くする
と溶液の粘度が低くなりハンドリング性が良好になる。
ただし、スプレーコーテイングする場合は、使用するス
プレーノズルおよび噴霧圧力に応じ、適当な噴霧状態が
得られる粘度になるよう濃度を調整する必要がある。粘
度としては、通常０．５〜１００ｃＰ、好ましくは１０
〜５０ｃＰである。具体的な例を挙げると、皮膜材料と
して低密度ポリエチレンを用い、溶剤としてパークロロ
エチレンを用いる場合、溶液の濃度は通常１〜１２重量
％、好ましくは３〜１０重量％である。また、一般に高
分子化合物は冷時には、溶剤難溶性のものが多いため、
溶解するには通常加熱攪伴が必要である。（４）被覆装置本発明に適用できる被覆装置としては、粒状物質を混合
攪伴し、かつ気流と十分接触せしめる構造、機能を持っ
た装置であれば特に限定されない。混合攪伴方式で分類
すると、攪伴翼を用いて混合攪伴するタイプの装置とし
ては、例えば、ヘンシェルミキサーやナウターミキサー
等が挙げられる。装置自身の運動に付随して粒状物質を
攪伴するものとしては、回転ドラム式コーター（特開昭
５２−６１２１６号公報）、回転パン式コーター（特開
平５−８５８７３号公報）、回転落下式コーター（特開
平５−１３９３７６号公報，特開平５−１８５６１２号
公報，特開平５−３４２５２７号公報）などが挙げられ
る。また、振動力で攪伴する振動流動装置（特開平１−
２４５８４７）は、大量の粒状物質を激しく攪伴できる
ので好ましい。気力で攪伴するタイプとしては、粒子を
吹き飛ばして循環混合するワースター型または噴流層型
コーター、粒子を浮遊流動させる方式として、流動層型
コーター（特公平４−６１８４０号公報）などが挙げら
れる。被覆溶液の粒状物質への添着は、通常、一流体も
しくは二流体スプレーノズルを用い、攪伴粒子中の適切
な位置に噴霧することによって行う。また溶剤除去は上
述の通り熱気流で行うが、そのガスとしては、空気のほ
かに、安全面から窒素、炭酸ガスなどの不活性気体も使
用できる。（５）スプレーノズルスプレーノズルの口径は、液を噴霧するノズルの先端部
分の孔の大きさであり、液をガスの噴出力で噴霧化する
二流体ノズルの場合は通常、孔は円形で、この場合口径
はその内側の直径である。一方、液自体の噴出圧力で噴
霧化する形式の一流体ノズルの場合、孔は円形ではな
く、一般的に使われるオリフィス径を口径とする。これ
まで述べたとおり、懸濁液を安定的にスプレーするため
には、このノズル口径を０．９〜３．０ｍｍ、好ましく
は１．０〜２．５ｍｍとする。これより口径が細いと、
ノズル先端部分で澱粉等の粒子の閉塞が起こりやすく、
安定、継続的に懸濁液をスプレーすることができない。
本発明者らの観察によると、通常、本発明に用いるよう
なコーティング液に懸濁している澱粉等の１次粒子は、
ノズル口径に比べ１／１００以下の大きさであるが、液
の流れる管路がノズル先端部分でしぼられているため、
その直前で液の流速が減少し滞留が起こり、その結果、
澱粉等の粒子が管路内で凝集し、ノズル先端部分で閉塞
を発生すると考えられる。一方、ノズル口径が３．０ｍ
ｍより大きくなると、スプレー液滴径が大きくなるため
肥料粒子の添着した溶剤の乾燥速度が遅くなり、その結
果、肥料粒子の凝集が発生し、コーティング肥料の品質
が悪化するという問題がある。（６）製造方法溶剤に（２）で述べた被覆材料を溶解させ、被覆材溶液
を調製する。一方、原料の粒状肥料を（４）の被覆装置
に仕込み、熱風により品温を通常３０〜１００℃、好ま
しくは４０から８０℃に保ちながら、スプレーノズルを
利用して被覆材溶液を噴霧することによりコーティング
を行う。なお、ここでいう品温とは、噴霧されている状
態の肥料粒子集団に直接、温度検出端子を挿入して測定
される温度をいう。この品温の調整、保持は、溶剤を除
去する熱風で行う。熱風の温度は、当然ながら、品温以
上必要であり、通常５０〜１５０℃である。その流速
は、溶剤除去速度、品温および粒子の流動状態などを勘
案して決定される。被覆材料の添着量（被覆率）は、原
料の粒状肥料に対し、通常３〜２０重量％、好ましくは
５〜１５重量％である。皮膜の厚みでみると、通常１０
〜２００μｍ、好ましくは３０〜１５０μｍである。ま
た、スプレーコーテイングの時間は、被覆溶液濃度、噴
霧速度、被覆率等により決められるが、通常０．１〜１
０時間、好ましくは０．２〜３時間である。コーティン
グ終了後は、そのままコーティング装置から肥料を抜き
出すことにより被覆肥料を得ることができる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例
に限定されるものではない。実施例１（１）コーティング溶液の調整皮膜材料として低密度ポリエチレン（密度０．９１９、
メルトフローレート２２、融点１０７℃）９０重量部
と、とうもろこし澱粉１０重量部を溶融混合して得られ
た樹脂を用いた。これを溶剤のパークロロエチレンに５
重量％の濃度になるように８５℃で溶解させ、コーティ
ング溶液とした。この際、澱粉は、溶剤に溶解せず、懸
濁状態となった。（２）コ−ティングコ−ティング装置として、図１に示す撹拌転動流動層型
のスパイラフローＳＦＣ５型（フロイント産業製）を用
いた（内径０．２６ｍ）。原料肥料として平均粒径２．
５ｍｍの粒状尿素１０ｋｇを装置に仕込み、温度８０℃
の空気を５００Ｎｍ３／ｈの流量で吹き込んで尿素粒子
を流動させた。次に、流動床面からの高さ４０ｃｍの位
置に設置したスプレーノズルから、上記（１）のコーテ
ィング溶液を定量ポンプを用いて３０ｋｇ／ｈの流量で
４０分間スプレーした。スプレー時間は、下記（４）の
被覆率が１０％となる量のコーティング溶液を供給する
時間とした。（３）スプレーノズル上記（２）のスプレーノズルとして、口径０．９ｍｍの
外部混合型の２流体ノズルを用いた。２流体ノズルの場
合は、適当な流量のノズルエアを液と同時に供給した。（４）得られたコーティング肥料の品質評価コーティング終了後、得られたコーティング肥料を４ｍ
ｍの篩いでふるい、ふるい下のものにつき、被覆率（原
料尿素に対する皮膜の重量％）と団粒化率（２粒以上が
凝集、接着した形態の団粒粒子の重量％）を測定した。
被覆率は、コーティング肥料１０ｇを粉砕して、中の尿
素のみを水で溶解除去し、残った皮膜の重量を測定する
ことにより算出した。団粒化率は、２０ｇ中の団粒を目
視で選別し、その重量を測定することで算出した。スプ
レーは４０分間安定的に噴霧でき、得られたコーティン
グ肥料の被覆率は、９．９％、団粒化率は１．２％で良
好であった（表−１参照）。実施例２〜４実施例１において、口径１．２、２．２、および２．８
ｍｍの２流体スプレーノズルに置き換え、その他の条件
は同じでコーティングを行った。その結果を表−１にま
とめたが、いずれもスプレー状態は安定しており、良好
なコーティング肥料が得られた。比較例１実施例１において、口径０．７ｍｍの２流体ノズルを用
い、その他は同じ条件でコーティングを行ったところ、
スプレー開始１０分後に噴霧が停止した。ノズルを外し
て点検したところ、ノズル先端部で澱粉粒子の固まりが
閉塞していることが観察された（表−１参照）。比較例２、３実施例１において、口径０．７９および０．６６ｍｍの
１流体ノズルを用い、その他は同じ条件でコーティング
を行ったところ、それぞれ、スプレー開始２５、５分後
に噴霧が停止した。ノズルを外して点検したところ、ノ
ズル先端部で澱粉粒子の固まりが閉塞していることが観
察された（表−１参照）。比較例４実施例１において、口径３．５ｍｍの２流体スプレーノ
ズルに置き換え、その他の条件は同じでコーティングを
行った。その結果、スプレー状態は安定しており４０分
間噴霧できたが、得られたコーティング肥料のなかに
は、凝集粒子が多数みられ、団粒化率は２２％と高かっ
た（表−１参照）。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、（ア）糖重合体若しく
はその誘導体と（イ）樹脂からなる皮膜を有する被覆粒
状肥料を、安定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例１の肥料のスプレーコーテイ
ングに用いた撹拌転動流動層型コーテイング装置の概念
図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒状肥料の表面に、（ア）糖重合体若し
くはその誘導体と（イ）樹脂を含む液を、口径０．９ｍ
ｍから３．０ｍｍのノズルを用いてスプレーコーテイン
グすることを特徴とする被覆粒状肥料の製造方法。
【請求項２】糖重合体若しくはその誘導体が、樹脂の
１〜８０重量％であることを特徴とする請求項１の被覆
粒状肥料の製造法。
【請求項３】液の粘度が０．５〜１００ｃＰであるで
あることを特徴とする請求項１又は２の被覆粒状肥料の
製造法。
【請求項４】糖重合体若しくはその誘導体が、澱粉若
しくはその誘導体であることを特徴とする請求項１ない
し３のいずれかの被覆粒状肥料の製造法。