(57)【要約】【課題】高い品質の被覆粒子を安定して、かつ高い生産性を維持しつつ製造できる粒子被覆装置、及びそれを用いた被覆粒子の製造方法を提供する。【解決手段】高温気体によって芯材粒子を流動させ、該芯材粒子に有機溶媒及び被膜材料からなる被覆液を噴霧し有機溶媒を気化させて被覆粒子を形成させるための保温可能な流動槽、気化した有機溶媒を含む気体を流動槽から排出するための保温可能な搬送路、該有機溶媒を含む気体に同伴された粒子破片や被膜屑等の固形物を分離するための固気分離器、固形物除去後の有機溶媒を含む気体から有機溶媒を分離するための凝縮器、及び有機溶媒除去後の気体を加熱して流動槽に供給するためのブロワー（送風機）を有する粒子被覆装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温気体の供給によって芯材粒子を流動させ、該芯材粒子に有機溶媒及び被膜材料からなる被覆液を噴霧し有機溶媒を気化させて被覆粒子を形成させるための保温可能な流動槽、気化した有機溶媒を含む気体を流動槽から排出するための保温可能な搬送路、該有機溶媒を含む気体に同伴された固形物を分離するための固気分離器、固形物除去後の有機溶媒を含む気体から有機溶媒を分離するための凝縮器、及び有機溶媒除去後の気体を加熱して流動槽に供給するためのブロワーを有する粒子被覆装置。
【請求項２】
固気分離器が保温可能である請求項１記載の粒子被覆装置。
【請求項３】
保温の熱源が水蒸気である請求項１または２記載の粒子被覆装置。
【請求項４】
固気分離器がサイクロン及びバグフィルターのいずれか一方または両方である請求項１〜３のいずれか１項記載の粒子被覆装置。
【請求項５】
芯材が肥料である請求項１〜４のいずれか１項記載の粒子被覆装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の粒子被覆装置を用いる被覆粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肥料、農薬、医薬品、食品等の芯材粒子の表面に被膜を形成するための粒子被覆装置及びそれを用いる被覆粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被覆粒子の製造装置としては、芯材に肥料粒子を用いた被覆粒状肥料の製造装置が知られている。具体的には、肥料粒子が供給される噴流塔、噴流塔の底部から上向きに気体を噴出させる絞り部、絞り部の上方に設置されたガイド管、及びガイド管内に被膜材料を溶解または懸濁させた被覆液を噴霧するためのスプレーノズルを備えた装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記の被覆粒状肥料の製造装置は、肥料粒子を噴流として流動させながら被覆液を付着乾燥させる噴流方式の装置であり、噴流塔内に供給された肥料粒子を、絞り部から噴出する気体によってガイド管内に吹き上げると共に、ガイド管の上端から周囲に落下した肥料粒子を再び噴出する気体で吹き上げ、これを繰り返しながら、樹脂を含有する被膜材料を有機溶媒に溶解または懸濁させた被覆液をスプレーノズルから肥料粒子に吹き付け、所定量の吹き付けと有機溶媒の気化を終了後、絞り部からの気体の供給を止めて、被覆肥料粒子を絞り部から落下させて排出する装置である。
【０００４】
上記のような被覆粒子の製造においては、品質の安定、高い生産性の維持、及び要求物性の充足等が要求される。しかしながら、高い生産性を達成するためには被覆液のスプレー速度、被覆液濃度及び気化速度を上げれば良いことは自明であるが、目標品質の製品を安定的に得ることが困難であるほかに、製造装置周囲の温度変化等の外乱要因や被覆不良の多発による被膜屑が固気分離器の負荷を上げることで、装置内の気体の噴出、気体中の有機溶媒濃度や温度等のバランスが崩れやすくなる。特に、スプレー速度を極端に上げた状態において、降雨等により外気温が急激に降下する場合は、装置内の温度バランスが崩れて、気体に含まれる有機溶媒が装置内で結露し、被覆粒子の被膜に欠陥が生じると共に装置が汚染され、更に製品被覆粒子中の溶媒除去が困難になるという問題があった。
【０００５】
また、流動槽で気化した有機溶媒や浮遊する芯材粒子の破片や被膜屑等の固形物が、気体と共に流動槽の気体出口から排出されて、固気分離器に到るまでの搬送路において浮遊する該固形物が湿潤すると、固形物が固着しやすくなり、気体の流れが悪化して流動槽、搬送路及び固気分離器等の装置内で有機溶媒が結露し、固形物が固気分離器で堆積して閉塞を生じ、被覆粒子の製造が不可能になるほか、固気分離器等での閉塞物を除去するため、装置の停止や機器を開放することは生産性の低下や有機溶媒の漏洩等を伴うため問題であった。
【０００６】
気体循環型プロセスにおける装置運転条件は、製品の品質を左右する流動槽内の被覆条件によって範囲が限定されている。被覆液の噴霧量（スプレー速度）や気体の温度、気体流量等から飽和蒸気圧曲線によって求められる結露しない範囲は予測可能であるが、生産性を高めるためには露点に近い条件設定が必要である。
また、装置全体を大きくすれば有機溶媒が結露しない安全な範囲で運転し、生産量を確保することはできるが、設備コストや電気代等の用役コストが増すため低コストに逆行する。そのため、設備の熱効率が高い製造装置や製造方法が求められている。
【０００７】
【特許文献１】特公平２−３１０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、高い品質の被覆粒子を安定して、かつ高い生産性を維持しつつ製造できる粒子被覆装置、及びそれを用いた被覆粒子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意検討した。その結果、高温気体の供給によって芯材粒子を流動させ、該芯材粒子に有機溶媒及び被膜材料からなる被覆液を噴霧し有機溶媒を気化させて被覆粒子を形成させるための保温可能な流動槽、気化した有機溶媒を含む気体を流動槽から排出するための保温可能な搬送路、該有機溶媒を含む気体に同伴された粒子破片や被膜屑等の固形物を分離するための固気分離器、固形物除去後の有機溶媒を含む気体から有機溶媒を分離するための凝縮器、及び有機溶媒除去後の気体を加熱して流動槽に供給するためのブロワー（送風機）を有する粒子被覆装置によって課題が解決されることを見出し本発明を完成した。
【００１０】
本発明は以下によって構成される。
（１）高温気体の供給によって芯材粒子を流動させ、該芯材粒子に有機溶媒及び被膜材料からなる被覆液を噴霧し有機溶媒を気化させて被覆粒子を形成させるための保温可能な流動槽、気化した有機溶媒を含む気体を流動槽から排出するための保温可能な搬送路、該有機溶媒を含む気体に同伴された固形物を分離するための固気分離器、固形物除去後の有機溶媒を含む気体から有機溶媒を分離するための凝縮器、及び有機溶媒除去後の気体を加熱して流動槽に供給するためのブロワーを有する粒子被覆装置。
（２）固気分離器が保温可能である前記（１）項記載の粒子被覆装置。
（３）保温の熱源が水蒸気である前記（１）または（２）項記載の粒子被覆装置。
（４）固気分離器がサイクロン及びバグフィルターのいずれか一方または両方である前記（１）〜（３）項のいずれか１項記載の粒子被覆装置。
（５）芯材が肥料である前記（１）〜（４）のいずれか１項記載の粒子被覆装置。
（６）前記（１）〜（５）のいずれか１項記載の粒子被覆装置を用いる被覆粒子の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の粒子被覆装置は、流動槽や搬送路が保温可能であるため、設備内の結露を防止することができ、その結果、固気分離器の閉塞が抑えられることにより安定した被覆条件を保つことができる。この装置を用いることによって、均一な被膜の形成が可能になり、被膜の欠陥の少ない、極めて優れた溶出制御機能を有する高品質の被覆粒子を、高い生産性を以って製造することができる。
また、固気分離器の掃除の回数が減少するため、生産性の向上を達成し、設備開放による有機溶媒の損失を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の粒子被覆装置及びそれを用いる被覆粒子の製造方法について詳細に説明する。
本発明の粒子被覆装置について、図１により噴流層被覆装置を例として説明する。被覆装置は、流動槽（噴流塔）１、芯材粒子の破片や被膜屑等の固形物を気体から分離する固気分離器４、固形物を除去した気体に含まれる有機溶媒を冷却等により凝縮分離する凝縮器５、気体を循環送風させるブロワー６、有機溶媒を気化させるために気体を加熱するヒーター７、スプレーノズル２を通して被覆液を供給する装置（被膜材料溶解槽８、被覆液ポンプ９）、及びこれらを連結する搬送路から構成されている。
【００１３】
噴流塔１は、流動状態にある芯材粒子３に対し、被覆液（被膜材料溶解・懸濁液）をポンプ９によって、スプレーノズル２により噴霧し、該芯材粒子３の表面に吹き付けて、該表面を被覆すると同時に、並行して加熱器７で加熱された高温気体（有機溶媒及び水分を含有する空気）をブロワー６によって噴流塔１下部から整流缶１１を通して流動槽内に流入させ、該気体によって該芯材粒子表面に付着している被覆液中の有機溶媒を瞬時に気化させる。
新たに気化された有機溶媒を含む気体は噴流塔１上部から排出され、固形物を分離除去するための固気分離器４を経た後、凝縮器５で冷却され、大部分の有機溶媒及び水分は凝縮回収後有機溶媒槽１２に保管され、再び被膜材料の溶解に再利用される。大部分の有機溶媒及び水分を除去された空気を主成分とする気体は再びをブロワー６及び加熱器７を経由して噴流塔１に送られる。被覆操作を行う間、粒子温度Ｔ２が所定温度になるように前記の噴流塔１に入る高温気体の温度を制御する。ここで、粒子温度とは粒子（芯材）の表面温度を指し、測温端子の周囲に粒子（芯材）が存在する状態で計測される温度である。所定量の被膜材料で被覆された被覆粒子は、被覆粒子抜き出し口から排出され、通常は脱溶媒処理装置１３、表面処理装置１５を経由して製品となる。
【００１４】
本発明の粒子被覆装置の運転方法は、バッチ式でも連続式でも構わない。例えば、噴流層被覆装置を用いてバッチ式運転により被覆操作を行う場合、一定量の粒子を噴流塔に仕込み、所定量の被膜材料を粒子表面に吹き付けて被覆した後、被覆粒子を噴流塔から排出する。その後新たに一定量の粒子を噴流塔に仕込み、前記と同様の操作を行う。
図１に示した装置以外の本発明に使用し得る被覆装置としては、流動層型または噴流層型の被覆装置として、特公昭４２−２４２８１号公報及び特公昭４２−２４２８２号公報に開示の、ガス体により粒子の噴水型流動層を形成せしめ、中心部に生ずる粒子分散層にコーティング剤を噴霧する装置を挙げることができる。
また、回転型の被覆装置として、特開平７−３１９１４号公報及び特開平７−１９５００７号公報に開示のドラムの回転によりドラム内周に具えたリフターによって粉粒体を上方に移送した後に落下させ、落下中の粉粒体表面にコーティング剤を塗布し、被膜を形成させる装置を挙げることができる。
【００１５】
本発明においては、流動槽（噴流塔）、及び流動槽内で気化した有機溶媒を気体によって搬送する搬送路は保温可能であり、更には粒子破片、被膜屑等の固形物を気体から分離するための固気分離器も保温可能であることが望ましい。
流動槽及び流動槽内で気化した有機溶媒を気体によって搬送する凝縮器までの搬送路の保温は、単に輸送管の外周を断熱材で取り囲み、気体の熱が外部に逃げるのを遮断するだけでも効果があるが、より有効なのは輸送管の外周に加熱手段を設けて積極的に搬送路を加熱することである。これにより搬送路内での結露を完全に防止できると共に、運転開始時に搬送路が冷えている場合でも、加熱によって搬送路を気体温度まで上昇させることが可能になる。加熱手段としては、輸送管の外周に水蒸気を通す管を配置するスチームトレースを採用することが最も好ましい。管内を通過する水蒸気の温度は１３０〜１８０℃が好ましく、水蒸気の通過量の調節によって輸送管内部の温度を調整することができる。加熱の熱源としては、水蒸気の他に熱水（６０〜１００℃）や電気を利用して加熱しても良い。
【００１６】
流動槽及び搬送路の断熱または加熱による保温を行うことによって、搬送中の気体温度及び輸送管内壁温度の低下が防止される。搬送中の気体温度は一定に保つ必要はなく、結露が発生しない温度以上に保たれていれば良い。流動槽及び搬送路において、実質的に結露による問題が発生するのは、気体温度または輸送管内壁温度が露点までの差が３℃未満の温度まで低下する場合である。従って、流動槽及び搬送路の保温は、気体温度または輸送管内壁温度が露点より３℃以上、好ましくは５℃以上高い温度となるように調整するのが良い。
【００１７】
本発明において、固気分離器を保温する場合も、流動槽及び搬送路を保温する場合と同様である。固気分離器としては比較的大きな粒子（粒径５μｍ以上）の除去効率の高いサイクロン及び小さな粒子（粒径１μｍ以上）の除去効率の高いバグフィルターのいずれか一方または両方の利用が好ましい。これらは粒子被覆装置の条件によって任意に選択することができるが、サイクロン及びバグフィルターの併用は効率的に小さな粒子を除去できるため、装置の汚染が少ないメリットを有する。
サイクロンは含塵気体に旋回運動を与え、粒子に作用する遠心力によって粒子を気体から分離する遠心分離器であり、接線流入型や軸流案内羽根型等の型式が挙げられる。これらの中でも構造が最も簡単な接線流入型が好ましい。
バグフィルターの構造は各機種によって様々であるが、例えばパルスエアー方式のバグフィルターの場合は一般的に、ハウジング部、トッププレナム部、ホッパー部、ろ布によって構成される。一般的なろ布は、径１５〜５０ｃｍ、長さ１〜５ｍの円筒形の袋であり、使用時の条件によってその材質等が選択される。バグフィルターのろ布としてカートリッジ型フィルターを用いたものが設置面積、保守性、除塵性能の点で優れており好ましい。具体例としては、日本ドナルドソン社製のＴＤ型やダウンフロー型を挙げることができる。
【００１８】
固気分離器を設計能力通りに使用するためには、結露を防ぐ必要があり、特に閉塞しやすいバグフィルターにおいてはろ布を収納したハウジング部（バグフィルター周囲の鉄皮）や固形物を収集するホッパー等の外周を、保温材で覆って保温する。好ましくはスチームトレース等の加熱手段を併用して積極的に加熱する。固気分離器の内部にスチームトレース等の加熱手段を有していても良い。保温の程度は、搬送路と同様に温度を調整することで、固気分離器内の結露を防止する事ができる。
【００１９】
固気分離器の固形物分離性能としては、ＪＩＳ７種標準粉体（ＪＩＳＺ８９０１試験用ダスト、中位径３０μm）をろ過速度１．５ｍ／ｍｉｎ、単位ろ過面積当たりのダスト投入量２０００ｇ／ｍ２（ダスト濃度０．８８ｇ／ｍ２で一定供給）の測定条件下において、エアフィルター直後にアブソリュートフィルターを設け、定風量制御でエアを引き、エアフィルターにダストを吸引させ、除塵効率＝１００×（１−アブソリュートフィルター重量増／投入ダスト全重量）にて算出した値が、９５．０％以上、好ましくは９９．５％以上の性能を有することが好ましい。特に、粒径が５μｍを超える固形物には、被覆不良の被膜屑や流動中に破砕した尿素等の芯材等が挙げられるが、これらから搬送管や循環系にある装置の汚染を防ぐことは装置の安定運転、製品品質の維持・向上に寄与する。
【００２０】
本発明においては、流動槽及び搬送路、更に好ましくは固気分離器内での結露を防ぐため、これらを保温することによって気体温度の降下を防止する。しかし、搬送路入口（流動槽出口）温度を凝縮器まで維持すると凝縮器の負荷が増すため、それに対応して設備費、ランニングコストも高価となる。そのため、固気分離器出口から凝縮器入口までの搬送路は加熱しなくても良い。ただし、冬場は夏場と比べて外気温が低く凝縮器入口までの気体温度が下がるため、結露対策として固気分離器から凝縮器までの搬送路には、凝縮器の位置を固気分離器よりも低くする等により、下りの傾斜を付けるのが好ましい。
【００２１】
高温気体によって供給される熱量は被膜材料を溶解または懸濁した有機溶媒の気化潜熱等に使用されるため、定常状態においては高温気体の温度と被覆される粒子（芯材）の表面温度はそれぞれ一定であり、有機溶媒を気化した後の気体温度も溶媒の種類にもよるが概ね一定となる。しかし、保温可能でない装置で被覆操作を行なえば、昼夜、季節、天気による外気温の変動により、気体中の有機溶媒の濃度が高い流動槽、流動槽出口から凝縮器に至る搬送路、及び固気分離器の中での露点が変動し、結露に至る場合がある。
尚、高温気体の温度は、有機溶媒の気化等に必要とされる熱量が供給されるように、装置の運転条件に応じて適宜選択されるが、実際に被覆操作が行われる定常状態においては１１０〜１７５℃が一般的である。
【００２２】
本発明の粒子被覆装置を使用すれば、装置の前記部位での結露が抑制できるため、製品は被膜の欠陥が少なく、装置は汚れが少なくて長期運転安定性を有し、従来にない生産性、環境保全性に優れた被覆操作が可能である。この理由は、本発明の装置が保温可能でない装置と比較して、装置の各部位での気体温度が安定し、装置周囲の急激な温度変化の影響を受け難いため、流動槽内での有機溶媒の気化が良好に維持できることが一因と考えられる。
【００２３】
本発明の粒子被覆装置には、流動槽内で被覆された後、抜き出し口から抜き出された被覆粒子に残存する有機溶媒を完全に除去し回収するための脱溶媒処理装置、更に脱有機溶媒された被覆粒子の表面に用途に応じた処理を施すための表面処理装置を設置することが好ましい。また、流動槽内の下部と上部、流動槽出口、固気分離器、凝縮器、及びこれら機器を経由する気体の搬送路には、気体温度を測定するための温度計を設置することが好ましい。流動槽のガイド管（図１の１０）は、筒状であり安定的に噴流を発生させることが可能であり、固定式でも可動式でも良い。本発明に用いられる気体としては、被覆液中に含まれる物質によって、空気、窒素等の不活性気体等が適宜使用される。被覆液を噴霧するスプレーノズルの形状等に特に制限はなく、スプレーの量、被覆液の濃度等を勘案して適宜選定すれば良い。
【００２４】
本発明の被覆粒子の製造方法は、前記の粒子被覆装置を用いる。本製造方法において、被覆される粒子（芯材）に特に制限はなく、粒状であれば、肥料、農薬、食品、医薬品等各種の粒子を使用することができる。本製造方法は、特に大量生産が必要な肥料や農薬の被覆粒子の製造に好適である。
【００２５】
芯材が粒状肥料である場合、その有効成分に特に制限はなく、従来公知のものが使用できる。前記の肥料としては、窒素質肥料、燐酸質肥料、加里質肥料のほか、植物必須要素のカルシウム、マグネシウム、硫黄、鉄、微量要素やケイ素等を含有する肥料を挙げることができ、具体的には、窒素質肥料として、硫酸アンモニア、尿素、硝酸アンモニアのほか、イソブチルアルデヒド縮合尿素、アセトアルデヒド縮合尿素等が挙げられ、燐酸質肥料としては過燐酸石灰、熔成リン肥、焼成リン肥等が挙げられ、加里質肥料としては、硫酸加里、塩化加里、ケイ酸加里肥料等が挙げられ、その形態としては特に限定されない。また、肥料の三要素の合計成分量が３０％以上の高度化成肥料や配合肥料、更には、有機質肥料でもよい。また、硝酸化成抑制材や農薬を添加または付着させた肥料でもよい。また、有効成分は１種であっても、２種以上の複合成分からなるものであっても良い。
【００２６】
芯材が農薬粒剤である場合、その有効成分に特に制限はなく、従来公知のものが使用できる。具体的には、病害防除剤、害虫防除剤、有害動物防除剤、雑草防除剤、植物生長調節剤を挙げることができ、これらであればその種類に制限なく使用することができる。病害防除剤とは、農作物等を病原微生物の有害作用から保護するために用いられる薬剤であり、主として殺菌剤が挙げられる。害虫防除剤とは、農作物等の害虫を防除する薬剤であり、主として殺虫剤が挙げられる。有害動物防除剤とは、農作物等を加害する植物寄生性ダニ、植物寄生性線虫、野鼠、鳥、その他の有害動物を防除するために用いる薬剤である。雑草防除剤とは農作物や樹木等に有害となる草木植物の防除に用いられる薬剤であり、除草剤とも呼ばれる。植物生長調節剤とは、植物の生理機能の増進または抑制を目的に用いられる薬剤である。
【００２７】
該農薬は、常温で固体の粉状であることが望ましいが常温で液体であっても良い。また、本発明においては、農薬が水溶性であっても、水難溶性であっても、水不溶性のものであっても用いることができ特に限定されるものではない。また、有効成分は１種であっても、２種以上の複合成分からなるものであっても良い。
【００２８】
本発明で用いる芯材粒子は、前述の有効成分を１種以上含有するものであれば良いが、本発明の効果を損なわない範囲であれば、上記以外の成分として、クレー、カオリン、タルク、ベントナイト、炭酸カルシウム等の担体や、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム、澱粉類等の結合剤を含有するものであっても構わない。また、必要に応じ、例えばポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等の界面活性剤や廃糖蜜、動物油、植物油、水素添加油、脂肪酸、脂肪酸金属塩、パラフィン、ワックス、グリセリン等を含有したものであっても構わない。更には、前述の粒子を樹脂や無機物で被覆したものであってもよい。
【００２９】
これらの芯材粒子の粒径は特に制限はないが、例えば、肥料の場合においては１．０〜１０．０ｍｍであり、特に１〜５ｍｍのものが好ましい。農薬の場合においては０．３〜３．０ｍｍであることが好ましい。これらは篩いを用いることにより、前記範囲内で任意の粒径を選択することができる。
【００３０】
芯材粒子の造粒方法としては、押出造粒法、流動層式造粒法、動転造粒法、圧縮造粒法、被覆造粒法、吸着造粒法等を用いることができる。本発明においては、これらの造粒法の何れを使用しても良い。
【００３１】
これらの芯材粒子の形状は球形に近いものが好ましく、粒度分布も狭いものが溶出特性の面から好ましい。具体的には、下記式で求められた円形度係数が、好ましくは０．７以上、より好ましくは０．７５以上、更に好ましくは０．８以上の球状である。円形度係数の最大値は１であり、１に近づくほど粒子は真円に近づき、粒子形状が真円から崩れるに従って円形度係数は小さくなる。
円形度係数＝｛(４π×粒子の投影面積)／(粒子投影図の輪郭の長さ)２｝
【００３２】
例えば、施用後一定期間有効成分の溶出が抑制された溶出抑制期間（以下、ｄ１という）と、施用後一定期間経過後、該有効成分の溶出が持続する溶出期間（以下、ｄ２という）とからなる時限溶出型の溶出機能を有する被覆粒子では、円形度係数が０．７を下回る芯材粒子が増えると、該粒子を用いて得られる時限溶出型の溶出機能を有する被覆粒子のｄ１における溶出抑制が不十分となり、有効成分の洩れを生じやすくなる傾向にあるため、芯材粒子の円形度係数は０．７以上のものであることが好ましい。
【００３３】
本発明の粒子被覆装置及び被覆粒子の製造方法において、芯材粒子の被覆に用いられる被膜材料は特に限定されるものではないが、時限溶出型の被覆粒子を製造する場合には、粒子に含まれる有効成分の溶出を厳密に制御できる材料、組成のものを選択すれば良い。このような被膜材料としては、硫黄に代表される無機被膜材、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂、及びポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンやポリ塩化ビニリデン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
これらのうち、肥料や農薬のように、厳密かつ長期に亘る溶出制御が求められる有効成分を含む粒子を被覆する場合は、被膜材料として熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、より高度な溶出制御が必要であれば、熱可塑性樹脂を用いることが特に好ましい。
【００３４】
好ましい熱可塑性樹脂としては具体的に、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、及びエチレン−α−オレフィン共重合体、ポリプロピレン、エチレン−ポリプロピレン共重合体、エチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−一酸化炭素共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、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、ポリスチレン、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−メタアクリル酸共重合体及びエチレン−メタアクリル酸エステル共重合体等が例示でき、塩化ビニリデン系重合体としては、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体あるいはジエン系重合体の水素化物が例示できる。尚、上記の樹脂はメルトフローレイトや分子量、分子量分布、使用触媒、製造プロセス等は特に限定されるものではない。
【００３５】
これらの中でも、α−オレフィンにエチレンを含めた場合の、α−オレフィン（共）重合体及びα−オレフィン−ビニルエステル共重合体は、溶出制御性、被膜強度の面から好ましい。該α−オレフィン（共）重合体の中でもポリエチレンが好ましく、低分子量ポリエチレンが生分解性を有する点で更に好ましい。被膜材料に低分子量ポリエチレンを含む場合には、被膜の物理的強度不足を補うため、他のエチレン−１−オクテン共重合体等のα−オレフィン（共）重合体、またはエチレン−酢酸ビニル共重合体等のα−オレフィン−ビニルエステル共重合体等との併用が好ましい。
【００３６】
本発明で使用される好ましい被覆液は、前記熱可塑性樹脂の貧溶媒溶液にそれ以外の被膜材料を添加して得られる。該被覆液はこれを粒子に噴霧すると共に有機溶媒を瞬時に気化させて被膜を形成する被覆方法において特に有効である。該被覆液に使用される樹脂と貧溶媒である有機溶媒とは、高温では樹脂が高濃度で溶解し、低温では樹脂が析出してゼリー状となる組合わせが好ましい。この組合わせは非常に緻密な被膜を形成するので、特に時限溶出型の被膜形成に適している。
【００３７】
上記以外の被膜材料としては、タルク、マイカ、セリタイト、ガラスフレーク、各種金属箔、黒鉛、ＢＮ（六方晶）、ＭＩＯ（板状酸化鉄）、板状炭カル、板状水酸化アルミニウム等の板状フィラー、炭酸カルシウム、シリカ、クレー、各種鉱石粉砕品、硫黄等粉体状の無機フィラーや、澱粉、酸化澱粉、変性澱粉、セルロース、カルボキシ変性セルロース、寒天等の有機フィラー、界面活性剤等が挙げられる。無機フィラーの量は全被膜材料中において３〜９０重量％が好ましく、２０〜８０重量％がより好ましい。この範囲であれば、被膜の物理的強度の低下も少ない。有機フィラーの量は全被膜材料中において４０重量％以下が好ましく、この範囲であれば、溶出の制御に支障がない。有機フィラーは時限溶出型被覆粒子の溶出速度調節剤としても用いられる場合がある。
【００３８】
被膜におけるフィラー分散の変動係数は、５０％以下であることが好ましく、３５％以下であることがより好ましい。変動係数が５０％以下であると、得られる被覆粒子間の溶出機能のばらつきは小さくなる傾向にある。変動係数は０に近いほど好ましいが、５％に満たない場合には、下記の変動係数の測定方法では、フィラーの形状による測定誤差のために測定が困難であることから、本発明において変動係数は、好ましくは５〜５０％、より好ましくは５〜３５％である。
【００３９】
被膜おけるフィラー分散の変動係数とは、１個の粒子の被膜の切断面において、膜厚方向を縦、膜表面に対して平行方向を横とし、１個の粒子の被膜の切断面から任意に、縦×横＝２０μｍ×５０μｍの範囲を１０箇所、任意に抽出した２０粒について走査型電子顕微鏡で観察し、各箇所に存在するフィラー数を計測し、その計測結果から求めた（該変動係数＝標準偏差／平均値×１００）ものである。
【００４０】
上記の樹脂には、ポリオールの脂肪酸エステルに代表されるノニオン界面活性剤、非イオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤等から、界面活性剤のエステル化度、アルキル基の鎖長、アルキレンオキサイドの付加モル数及び純度を考慮しつつ選択して使用することができる。
界面活性剤の量は、特に限定されるものではないが、樹脂に対して０．０１〜１５重量％が好ましく、０．１〜５重量％がより好ましい。これらの被覆材料は有機溶媒に溶解・懸濁・分散されてスプレーノズルから噴霧される。
【００４１】
更に上記の樹脂には、被膜材料中の樹脂を分解させるため、種々の有機金属化合物を用いてもよい。有機金属化合物としては、例えば有機金属錯体や有機酸金属塩等が挙げられる。中でも光分解性の調節が容易なことから、鉄錯体やカルボン酸鉄が好ましい。例えば、鉄錯体としては、鉄アセチルアセトナート、鉄アセトニルアセトネート、鉄のジアルキルジチオカルバメート、ジチオホスフェート、キサンテート、及びベンズチアゾール等が挙げられる。カルボン酸鉄としては、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の鉄化合物が挙げられる。これらは単独で添加しても良いし、２種以上を組み合わせて添加しても良い。被膜材料中の有機金属化合物の割合は、０．０００１〜１重量％が好ましく、より好ましくは０．００１〜０．５重量％である。上記の割合であれば、被覆粒子の使用時に所期の被膜の崩壊性または分解性が得られ、保管中における被覆粒子の品質の変化が少ない。
【００４２】
本発明で用いられる有機溶媒に特に制限はないが、樹脂成分を溶解し、粒子を溶解しないものが好ましい。具体的にはテトラクロロエチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類を挙げることができる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例によって本発明を説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
実施例１
粒子被覆装置
図１によって実施例１に用いた粒子被覆装置を説明する。噴流塔１は塔径４５０ｍｍ、高さ６０００ｍｍ、空気噴出口径１００ｍｍ、円錐角５０度の形状であり、芯材（粒子）投入口及び被覆粒子排出口を有する。２はスプレーノズル、３は芯材（粒子）である。
４は内径４２０ｍｍ、長さ１３３７ｍｍのサイクロン型固気分離器、５は有効伝熱面積３４．2ｍ２の多管式冷却凝縮器である。６は１０００Ｎｍ３／ｈ仕様のルーツ型ブロワー、７は有効伝熱面積１７．９ｍ２のフィンチューブ型ヒーターである。８は容量１３０Ｌの攪拌機付き被膜材料溶解槽であり、加熱用スチームジャケットと温度調節器を備えている。９は最大送液量１００Ｌ／ｈのダイヤフラム型被覆液ポンプである。１０は内径１２０ｍｍ、長さ６６０ｍｍのテフロン（登録商標）製ガイド管、１１は整流缶である。
噴流塔１及び噴流塔出口から凝縮器５までの搬送路に保温材を巻いて保温した。また、固気分離器の周囲に５０〜１００ｍｍ間隔でパイプを巻き回し、０．2ＭＰａ（ゲージ圧）の水蒸気を通し、水蒸気出口にスチームトラップを設置し、その上から保温材を巻いて保温した。
【００４４】
２．被覆粒子の製造
前記の粒子被覆装置を用いて、次の方法により被覆粒子を製造した。ブロワー６を起動し、ヒーター７で熱せられた１００℃の加熱気体を、整流缶１１を介して噴流塔１下部から上部に送風し、噴流塔出口から固気分離器４、凝縮器５、ブロワー６、ヒーター７及び整流缶１１を連結する搬送路のよって約１時間循環させ装置を予熱した。噴流塔１の側面に設置した投入口から、芯材である尿素粒子を噴流塔１内に投入し、芯材を噴流状態にした。この際、粒子（芯材）温度が７０±２℃となるように、高温気体の流量及び温度を調節した。流量はブロワー６と整流缶１１の間に設置した流量計で測定しながら調節し、温度は粒子温度や噴流塔出口温度で測定しながら調節した。
【００４５】
他方、被膜材料溶解槽８に被膜材料成分としてポリエチレン（低密度ポリエチレン、密度０．９２３ｇ／ｃｍ３（ＪＩＳ  Ｋ  ６７６０）、メルトフローレート（ＭＦＲ）０．３ｇ／１０ｍｉｎ（ＪＩＳ  Ｋ  ６７６０））４５重量部、コーンスターチ５重量部、タルク（平均粒径１０μｍ）５０重量部、ステアリン酸第二鉄０．０１重量部及び有機溶媒テトラクロロエチレン１９００重量部を投入し、スチームジャケットに水蒸気を通して、液温１００±２℃で１時間混合攪拌して樹脂を溶解し、被膜材料成分濃度５重量％の均一な被膜材料溶解・懸濁液（被覆液）を調整した。被膜材料溶解槽８は被覆操作が終了するまで常時攪拌した。
【００４６】
被覆液を、噴流塔の下部に設置されたスプレーノズル２に流速１８０ｋｇ／ｈで輸送し、流動中の芯材に噴霧し吹付け被覆操作を行なった。尚、被覆液の温度が８０℃以下にならないように、溶解槽８からスプレーノズル２に至るまでの配管を二重構造にし、水蒸気を通して加熱しながら被覆液を輸送した。
被覆操作は、流動中の芯材の温度が７０℃に達した時点から開始し、被覆量が最終の被覆粒子の１２％になるまで行ない、その後、粒子温度を７０±２℃に維持しつつ、１０分間加熱気体のみを吹付けて有機溶媒を気化させた。気化終了後、被覆粒子を整流缶下部の抜き出し口から排出し、有機溶媒を含まない気体により脱溶媒処理を行なった後、ホワイトカーボン粉体を被覆する表面処理を経て最終製品の被覆粒子を得た。
２回目からは予熱時間を１０分間とした以外は、同様の操作を繰り返し、連続１０回のバッチ式生産を行なった。被覆粒子の収量は各回とも６６ｋｇであり、被覆粒子を切断し芯材を水洗して被膜を乾燥した後、被膜の重量を測定したところ、各回ともに被覆粒子のに対する被膜量は１１．８重量％であった。
【００４７】
３．被膜の形成条件
一流体ノズル：出口径０．８ｍｍフルコーン型
芯材        ：尿素粒子（粒径：２．０ｍｍ〜４．２ｍｍ）
芯材投入量  ：６０ｋｇ
被覆中の粒子（芯材）温度：７０℃
溶解温度    ：１００〜１１０℃
被覆液温度  ：８０〜１００℃
気体温度    ：１３５〜１４５℃
気体風量    ：４５０Ｎｍ３／ｈ
スプレー流速：１８０ｋｇ／ｈ
芯材の円形度係数（式｛(４π×粒子の投影面積)／(粒子投影図の輪郭の長さ)２｝によって求められた値）は、ＮＩＲＥＣＯ社製のIMAGE ANALYZER LUZEX-FSを用いて測定した。測定はランダムに取り出した粒子１００個を用いて行った。測定結果は０．９９４５であった。
【００４８】
（実施例２）
実施例１の装置において固気分離器として有効ろ過面積２．５ｍ２、内部に内径２０２ｍｍ、長さ４６０ｍｍ、集塵効率９９．９％（ＪＩＳ７種標準粉体使用時；関東ローム焼成ダスト、中位径３０μｍ）のカートリッジ型フィルター（ポリエステル製）６本とスチームトレス配管を設置したバグフィルターを用い、固気分離器は周囲に５０〜１００ｍｍ間隔で水蒸気のパイプを巻きまわし、０．２ＭＰａ（ゲージ圧）の水蒸気を通し、水蒸気出口にスチームトラップを設置し、その上から保温材を巻いて保温した。その他は実施例１の装置、製造方法に準じて被覆粒子の製造を行った。実施例１に準じて被覆粒子に対する被膜量を測定した結果、１１．８重量％であり、被覆粒子の収量は各回とも６６ｋｇであった。
【００４９】
（実施例３）
実施例１の装置において噴流塔出口からサイクロン、バグフィルターの順に直結して固気分離器を配置し、バグフィルターで実施例２と同様に水蒸気を通して保温した。その他は実施例１の装置、製造方法に準じて被覆粒子の製造を行った。実施例１に準じて被覆粒子に対する被膜量を測定した結果、１１．８重量％であり、被覆粒子の収量は各回とも６６ｋｇであった。
【００５０】
（実施例４）
実施例１の装置において、噴流塔出口から固気分離器までの搬送路に保温材を巻き、固気分離器から凝縮器までの搬送路の保温材を取り除くほかは実施例１と同様の装置、製造方法に準じて被覆粒子の製造を行った。実施例１に準じて被覆粒子に対する被膜量を測定した結果、１１．８重量％であり、被覆粒子の収量は各回とも６６ｋｇであった。
【００５１】
（比較例）
実施例１の装置において気体の搬送路及び噴流塔に保温手段を有さない状態で、実施例１の製造方法に準じて被覆粒子の製造を行った。実施例１に準じて被覆粒子に対する被膜量を測定した結果、１１．７重量％であり、被覆粒子の収量は各回とも６６ｋｇであった。
【００５２】
４．噴流塔及び固気分離器の観察結果
実施例１〜４の運転時は、噴流塔内の様子を覗窓から観察した結果、噴流塔内での結露の発生は無く、良好な運転状態を持続することができた。
１０回目の運転終了後、固気分離器を開放し、状態を観察した。実施例１〜４においては、結露の発生が見られず、分離された固形物が乾燥した状態で収集できた。バグフィルターは水蒸気による保温を実施した方が、ろ過損失による差圧が一定であり、分離された固形物の乾燥状態が良好であった。また、噴流塔出口温度が約７０℃であり、保温することで凝縮器入口の温度が５８℃であったのが、実施例４では、凝縮器入口温が固気分離器から凝縮器までの搬送路で外気温により５０℃まで下がり、凝縮器への負荷を低減できた。尚、気体の露点は４６．８℃であった。
比較例では、噴流塔覗窓から観察した結果、８回目の途中から噴流塔内で結露が発生した。そこで、スプレー流速を１８０ｋｇ／ｈから１５０ｋｇ／ｈまで下げて対処した。このときの凝縮器入口の温度が４８℃であった。８回目運転終了後、固気分離器を開放し状態を観察したところ、固形物は湿潤状態であった。バグフィルターの差圧も上昇し、１回の運転あたり１回以上ジェットパルスによってフィルターを逆洗洗浄処理しており、閉塞気味であった。
【００５３】
５．被覆粒子の溶出測定
実施例１〜４及び比較例で得られた被覆粒子（芯材：尿素）を１０ｇと予め２５℃に調整をしておいた蒸留水２００ｍｌとを２５０ｍｌのポリ容器に投入し、２５℃設定のインキュベーターに静置した。７日後該容器から水を全て抜き取り、抜き取った水に含まれる尿素量（尿素溶出量）を定量分析（ジメチルアミノベンズアルデヒド法 「詳解肥料 分析法 第二改訂版」養賢堂）により求めた。水を抜き取った後のサンプルは再度ポリ瓶に入れ、該容器に再度蒸留水を２００ｍｌ投入し同様に静置した。尿素溶出量の積算値が９０％に達するまでこの操作を繰り返した。
その後該被覆粒子を乳鉢で磨り潰し、該粒子の内容物を水２００ｍｌに溶解後上記と同様の方法で尿素残量を定量分析した。積算尿素溶出量と尿素残量を加えた量を尿素全量とし、７日毎の尿素溶出割合（溶出率）を算出した。
尚、被覆粒子は１回目、５回目、８回目、１０回目の製造によって得られた被覆粒子を用いた。
測定の結果、実施例１〜４で得られた被覆粒子は、７日目の尿素成分の溶出率は１〜１０回目に得られた被覆粒子が全ての０．５％以下であり、２１日目の溶出率が全て１％以下であった。また、溶出率が８０％に達する日数は、９８〜１０３日と安定しており、欠陥粒子の少ない被覆粒子が安定して連続生産できることを示している。
【００５４】
比較例で得られた被覆粒子は、７日目の尿素成分の溶出率は１回目が０．５％、５回目が４．２％、８回目が１１．６％と抑制効果が低く、固気分離器が閉塞傾向になるのに従って徐々に悪くなる傾向を示した。製造回数が増すほど溶出抑制ができなくなり、品質安定性、時限溶出型の溶出機能を有する被覆粒子を得ることは困難である。
【００５５】
６．赤インク試験
実施例１〜４、比較例の被覆粒子の溶出性能を評価するために赤インク試験を行った。得られた被覆粒子を各１０ｇ正確にはかり粒子数を測定し（Ｘ）とする。この粒子を赤インク液（横河製ペンレコーダインクＧ９６２０ＡＮを３５０ｇ計量し蒸留水１０リットルに十分に溶解させた液）に浸し、２３℃で２時間静置した後、蒸留水で該粒子を十分に洗浄する。その後該粒子表面の水分を蒸発乾燥し、該粒子を白色品と赤色品（被膜の一部が染まったものを含む）に選別する。赤色品の粒子数を計り（Ｙ）とする。赤色に着色した粒子数率を下記式により算出した。
赤色着色粒子数率（％） ＝ Ｙ／Ｘ × １００
赤色着色粒子数率が小さい程被膜の欠陥が少ないことを表す。
【００５６】
その結果、実施例１〜４の赤色着色粒子数率は製造回数によらず全て３％以下であったのに対し、比較例は４回目の製造までは実施例と同様であったが、その後徐々に増加し、８回目で１０％に到達した。比較例の８回目の製造サンプルを触ったところ被膜表面がふわふわしており気泡が多く含まれているようであった。これは乾燥状態が悪く、被膜に有機溶媒を多く含んだ状態で乾燥したものと思われる。この被膜に爪を立てると容易に剥離した。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の粒子被覆装置及び被覆粒子の製造方法は、肥料、農薬、医薬品、食品等の被覆粒子の製造に好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の粒子被覆装置の一例を示すフローシート。
【符号の説明】
【００５９】
１：噴流塔
２：スプレーノズル
３：芯材（粒子）
４：固気分離器
５：凝縮器
６：ブロワー
７：ヒーター
８：被膜材料溶解槽
９：被覆液ポンプ
１０：ガイド管
１１：整流缶
１２：有機溶媒槽
１３：脱溶媒処理装置
１４：溶媒回収装置
１５：表面処理装置
Ｔ１：気体温度計
Ｔ２：粒子温度計
Ｔ３：排気温度計
Ｔ４：搬送路温度計
Ｆ：気体流量計
【図１】
2005319417.tif 000003