JP6979555B2 - ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルを含む浮上性が改善された溶出制御型肥料およびその製造方法 - Google Patents

Description

関連出願との相互引用
本出願は２０１７年９月１３日付韓国特許出願第１０−２０１７−０１１７３９１号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。

本発明は、浮上性が改善された溶出制御型肥料およびその製造方法に関するものである。より詳しくは、従来浮上性が問題になる溶出制御型肥料において、短くて、簡単なミキシングでも浮上性を改善した溶出制御型肥料およびその製造方法に関するものである。

施肥の省力化ないしは植物の生育による肥料の効果を発現させる目的で、各種溶出制御型肥料が開発されている。

溶出制御型肥料の代表的なものとしては肥料の表面を各種樹脂や無機物などでコーティングした被覆肥料があり、例えば、被覆肥料は一般速効性肥料の表面にアクリル樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン樹脂などのような特殊な高分子樹脂を用いて一定の厚さで被覆させ肥料成分の溶解速度を制御して作物の全生育期間の間に必要な量だけ肥料成分が徐々に溶出される肥料をいう。被覆粒状肥料は作物の全生育期間の間に肥効を持続させることができるため肥料施肥回数を減らして施肥労働力が節減され、作物の肥料利用効率を最大に高めて肥料養分による河川や地下水汚染を減らすことができるので、今まで開発された肥料のうちの最高の肥料と思われている。しかし、このような溶出制御型肥料（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ−ｒｅｌｅａｓｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ）の被膜は大部分親水性が不足した樹脂から構成されていて、施肥時に降雨や冠水などによって肥料が浮上する問題が提起されてきた。

この問題を解決するために、従来非イオン系、陰イオン系界面活性剤などのような添加剤やＳｉＯ_２のような無機粉末などを肥料表面に付着させて浮上を防止する技術が開発された。

しかし、無機粉末の場合、肥料の表面によく付着されず工程中または肥料使用時に粉末が飛散するという問題点を有している。

このような背景下で、本発明が解決しようとする課題は、前述のように溶出制御型肥料で要求される溶出調節性および生産性を満足しながらも、肥料が施肥後に浮上しにくい改善された浮上性を有する溶出制御型肥料を提供することにある。

前記のような目的を達成するための一つの態様として、本発明は、粒状肥料コア；前記粒状肥料コアの表面に形成され、オレフィン系樹脂を含む被覆層（皮）；および前記被覆層上に付着され、ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルを含む添加剤を含む、溶出制御型肥料に関するものである。

また他の態様として、本発明は、前記ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルを含む添加剤を含む、溶出制御型肥料の製造方法に関するものである。

本発明による溶出制御型肥料は、従来溶出制御型肥料で問題になる浮上性問題を数段改善することによって、施肥後水面への浮上を防止し、粉塵の発生量を顕著に低減させるという効果を有する。

以下、本発明に関して詳しく説明する。

具体的に、本発明による溶出制御型肥料は、粒状肥料コアの表面に順次にオレフィン系樹脂を含む被覆層およびポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルを含む添加剤付着層を含む。

本発明で前記肥料は、多様な公知の肥料、例えば尿素または複合肥料であってもよい。

前記オレフィン系樹脂は、これに限定されるのではないが、ポリオレフィンまたはオレフィンとエチレンビニルアセテート共重合体であってもよい。好ましくは、前記ポリオレフィンは、高密度または低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブテン、ブテン−エチレン共重合体、ブテン−プロピレン共重合体であってもよい。本発明で、エチレンビニルアセテート共重合体はエチレンとビニルアセテートを含む共重合体であり、ビニルアセテートの含量および分子量は特に限定されない。

好ましい態様で、本発明は肥料の重量に対する、オレフィン系樹脂を含む被覆層の重量割合は肥料全体重量に対して１〜２０重量％、好ましくは２〜１５重量％である。具体的な一実施態様で、前記オレフィン系樹脂が粒状肥料コア上に被覆されて被膜（皮）を形成し、この被膜内に含まれている肥料形態を有するようになる。

本発明では、このようなオレフィン系樹脂を含む被膜内に含まれている粒状肥料コアを有する肥料の表面に界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルを含む添加剤が追加的に被覆されたことを特徴とする。前記ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルは、ポリオキシエチレンにアルキルエーテルまたはアルキルアリールエーテルが連結された形態を意味し、このようなポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルの疎水基に該当するアルキルまたはアルキルアリール基の分子量は５０〜３００が好ましい。疎水基の分子量が５０未満である場合には、疎水基の炭素数が４つ以下であるため界面活性剤の特性を示しにくい。疎水基の分子量が３００以上である添加剤は、固体形態であるため添加剤の効果的な付着が難しい。また、疎水基の重量比は、全体ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルの重量に対して３０〜７０重量％で含まれるのが好ましい。

また、一つの具体的な態様として、前記添加剤は親水基としてエチレンオキシド（ＥＯ）を含むことができ、このようなＥＯの重量比は全体ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルの重量に対して、３０〜７０重量％で含まれるのが好ましい。このような親水基の分子量は、重量平均分子量として１００〜１０００であり得る。エチレンオキシド（ＥＯ）の比率が３０重量％未満である場合、水との親和力が弱くて粒状肥料の浮上性抑制効果が多少低くなる。さらに、ＥＯの比率が７０重量％を超過する場合、疎水性の肥料表面との付着力より水との親和力がさらに大きくてこれも浮上性改善効果が低い。

また、ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテル界面活性剤の投入量は溶出制御型肥料全体重量に対して０．００１重量％〜０．５重量％であって、０．００１重量％未満の場合、その量が十分でなくて添加剤が肥料表面に十分に付着されず浮上防止性能が低下し、０．５重量％以上を投入する場合、浮上性は改善されるが、界面活性剤自体が比較的に高価であるため価格上昇の要因になるので適切でない。

好ましい一つの態様で、さらに効率的な溶出制御型肥料の浮上性改善のために、このような被覆層には無機粉体をさらに含むことができる。このような無機粉体は、好ましくは表面にヒドロキシル基を有する親水性無機粉体であってもよく、さらに好ましくは沈降性シリカである。本発明による具体的な一実施形態では、Ｅｖｏｎｉｋ社のＳｉｐｅｒｎａｔ２２Ｓを使用した。好ましくは、比表面積が１００ｍ^２／ｇ〜５００ｍ^２／ｇであり、粒度が１μｍ〜５００μｍである無機粉体であることが良い。無機粉体の比表面積が１００ｍ^２／ｇ以下である場合、表面に露出される親水性部分が十分でないため水分との親和度が低くて浮上性改善効果が落ち、５００ｍ^２／ｇ以上である場合、一般に比重が低くて工程上に困難があるため適しない。粒度が１μｍ以下より小さければ微粉が飛んで工程性が落ち、粒度が１００μｍ以上より大きければ肥料表面によく付着されにくい。無機粉体の投入量は溶出制御型肥料全体重量に対して、０．０１重量％〜１重量％が好ましく、０．０１重量％以下である場合、その量が十分でなくて水分との親和度が落ちて浮上性改善に効果がなく、１重量％以上を投入する場合、浮上性は改善されるが、必要以上に付着されている無機粉体の持続的な脱落が起こって工程上粉塵が飛ぶか施肥時に農機械の故障を起こすという短所があるため適切でない。

好ましい態様で、本発明の溶出制御型肥料は、前記ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルおよび／または前記無機粉体を含む液状形態の添加剤を表面に付着させたことを特徴とする。添加剤の性状が液体である場合、ミキシング性が非常に良好であって簡単なミキシングのみで粒状肥料に均一に付着できて浮上性が数段改善され得る。

また他の態様として、本発明は
ｉ）粒状肥料コアの表面をオレフィン系樹脂を含む被覆組成物で被覆して被覆層を形成する段階；
ｉｉ）前記被覆層上をポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルを含む添加剤で被覆する段階を含む、溶出制御型肥料の製造方法に関するものである。

また、本発明による前記製造方法で、前記段階ｉ）およびｉｉ）はまた、公知の被覆方法によって行われ得るが、これに制限されるわけではない。好ましくは、前記段階ｉｉ）で使用される添加剤は液状であり、無機粉体をさらに含んでもよい。

本発明では、通常の簡単なミキシング方法でも短時間に浮上性問題が改善された溶出制御型肥料を製造することができる。

以下、実施例および実験例を通じて本発明を具体的に説明するが、下記の実施例および実験例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範囲が下記の実施例および実験例に制限されると解釈されない。

実施例１〜１０および比較例１〜４：溶出制御型肥料の製造
溶出制御型肥料の組成による浮上性を確認するために、下記表１の条件に該当する添加剤および無機粉体を使用して溶出制御型肥料を製造した。

具体的に、まず、流動層形態（Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ ｔｙｐｅ）の製造装置を通じてオレフィン系樹脂で被覆された粒状肥料を製造した。具体的に、前記流動層形態（Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅｄ ｔｙｐｅ）の製造装置の下部で熱風を加えて肥料粒子を気流状態に浮かんでいるようにした後、側面に設置されている投入口を通じて被覆溶解液を噴射した。最終被覆量が１０重量％になるまで前記工程を行い、コンデンサを通じて溶媒は凝縮回収した。溶解液噴霧を終えた以後には熱風のみを噴射して乾燥してオレフィン系樹脂を含む被膜層を有する粒状肥料を製造した。前記のように製造された、粒径約４ｍｍの粒状肥料４５ｇを７０ｍｌバイアル（ｖｉａｌ）に充填した後、前記表１に開示された添加剤（界面活性剤）を全体肥料重量に対して０．００１〜０．０５重量％、無機粉体を全体肥料重量に対して０．１重量％で投入した。これを６０ｒｐｍで回転するローラーミキサー（ｒｏｌｌｅｒ ｍｉｘｅｒ）上で１分間ミキシングして溶出制御型肥料を製造した。

実験例１：溶出制御型肥料の浮上性検討
前記実施例１〜１０および比較例１〜４によって製造された溶出制御型肥料の浮上性を検討するために浮上率を測定した。具体的に、被覆肥料約３００個を６００ｍｌビーカーに重ならないように広げておいた後、ビーカー壁面に沿って徐々に５０ｍｌ注水した。浮上率は、全体粒子数に対する注水後水面に浮上した粒子数を百分率で計算した。浮上率が１００％未満であれば浮上防止効果があると判断し、計算された浮上率を表１に示した。

具体的に実施例１〜１０と比較例１〜４の浮上性に関して確認した結果、次のような事項を確認することができた。

１）添加剤の性状が液体である場合、ミキシング性が非常に良好で１分間の６０ｒｐｍローラーミキシング（ｒｏｌｌｅｒ ｍｉｘｉｎｇ）のみで粒状肥料に均一に付着された。その結果、添加剤を０．５重量％投入した時、肥料の浮上性が改善される効果を示した。

２）実施例１〜８は、疎水基の分子量が５０〜３００であり、ＥＯ比率が３０重量％以上７０重量％以下の添加剤である。該当添加剤を０．０５重量％投入時、浮上性改善効果を確認することができた。

３）実施例３、４および６は、疎水基の分子量が同一であり、ＥＯ比率が順次に高い。ＥＯ比率が高いほど粒状肥料表面に付着力が弱くなって浮上率が上昇した。したがって、４５重量％以上６５重量％以下のＥＯ比率が最も好ましい。

４）実施例８に関する結果から分かるように、投入量が０．００１重量％より少ない場合、粒状肥料全体に均一に付着されず浮上防止効果が減少した。したがって、添加剤を肥料重量に対して０．００１ｗｔ％以上投入することが最も好ましい。

５）実施例９、１０で示すように添加剤を０．００１重量％、無機粉体を０．１重量％投入して同一方法でミキシングした時、添加剤を単独使用した場合より浮上性がさらに改善される。

６）また、添加剤を全く入れない比較例１の場合、浮上率が１００％であるのを確認することができた。

７）性状が固体である比較例２〜４はミキシング性が良くなくて１分間の６０ｒｐｍローラーミキシング（ｒｏｌｌｅｒ ｍｉｘｉｎｇ）のみで粒状肥料に均一に付着されなかった。その結果、添加剤を０．０５重量％投入した時、肥料の浮上率が１００％であって浮上性が全く改善されなかった。

８）ポリエチレンアルキル（Ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ａｌｋｙｌ）（またはアルキルアリール）エーテル（ｅｔｈｅｒ）構造の界面活性剤中の一般に疎水基分子量が３００以上である場合が多くない。ブロック−共重合体（Ｂｌｏｃｋ−ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）形態でない界面活性剤で、炭素数が２０固以上であるアルキル鎖（ａｌｋｙｌ ｃｈａｉｎ）の必要性が大きくないためである。また、疎水基の分子量が３００以上である場合、比較例２から分かるように固体形態である確率が高いので、これも本発明で使用したミキシング方法には好ましくないのが分かった。

以上のように、本発明は特有の特性を有するポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテル重合体を使用して粒状肥料に付着させて被覆することによって、卓越した浮上性改善効果を示すのが分かる。

Claims (13)

1. 粒状肥料コア；前記粒状肥料コアの表面に形成され、オレフィン系樹脂を含む被覆層；および前記被覆層上に付着され、ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルを含む添加剤を含み、
   前記添加剤は、無機粉体をさらに含み、前記無機粉体は、比表面積が１００ｍ ^２ ／ｇ〜５００ｍ ^２ ／ｇである、溶出制御型肥料。
2. 前記オレフィン系樹脂は、ポリオレフィンまたはオレフィンとエチレンビニルアセテート共重合体である、請求項１に記載の溶出制御型肥料。
3. 前記ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテル中の疎水基の分子量は、重量平均分子量として５０〜３００である、請求項１または２に記載の溶出制御型肥料。
4. 前記ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテル中の疎水基は、全体ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルの重量に対して３０〜７０重量％で含まれる、請求項１から３のいずれか一項に記載の溶出制御型肥料。
5. 前記ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテル中の親水基は、全体ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルの重量に対して３０〜７０重量％で含まれる、請求項１から４のいずれか一項に記載の溶出制御型肥料。
6. 前記ポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテル中の親水基の分子量は、重量平均分子量として１００〜１０００である、請求項１から５のいずれか一項に記載の溶出制御型肥料。
7. 前記添加剤の投入量が、肥料の全体重量に対して０．００１重量％〜０．５重量％である、請求項１から６のいずれか一項に記載の溶出制御型肥料。
8. 前記無機粉体は、粒度が１μｍ〜５００μｍである、請求項１から７のいずれか一項に記載の溶出制御型肥料。
9. 前記無機粉体は、ヒドロキシル基を有する親水性無機粉体である、請求項１から８のいずれか一項に記載の溶出制御型肥料。
10. 前記無機粉体は、肥料全体重量に対して０．０１重量％〜１重量％である、請求項１から９のいずれか一項に記載の溶出制御型肥料。
11. ｉ）粒状肥料コアの表面をオレフィン系樹脂を含む被覆組成物で被覆して被覆層を形成する段階；および
    ｉｉ）前記被覆層上をポリオキシエチレンアルキル（−アリール）エーテルを含む液状添加剤で被覆する段階を含み、
    前記液状添加剤は、無機粉体をさらに含み、前記無機粉体は、比表面積が１００ｍ ^２ ／ｇ〜５００ｍ ^２ ／ｇである、溶出制御型肥料の製造方法。
12. 前記段階ｉｉ）は、肥料全体重量に対して０．００１重量％〜０．５重量％の液状添加剤を投入する段階を含む、請求項１１に記載の溶出制御型肥料の製造方法。
13. 前記段階ｉ）は、前記粒状肥料コアを被覆して皮を形成させる段階を含む、請求項１１に記載の溶出制御型肥料の製造方法。