(57)【要約】【課題】杭状固形肥料の射出成形品が、肥料を多く含有するものであっても土壌に打ち込む際に必要な実用上の充分な強度が得られる杭状固形肥料とし、また肥料を含めた成形材料の前処理を行なうことなく、射出成形工程の材料の管理が容易な杭状固形肥料の製造方法とすることである。【解決手段】固形粉粒状の肥料にポリビニルアルコール系樹脂を１５〜３５重量％配合した組成物からなる粉粒体Ａをインライン式射出成形機に供給して射出成形する。インライン式射出成形機は、シリンダ１の内周に摺接する螺旋羽１ａを周面に形成したスクリュー軸２を有し、その先端にスクリューヘッド３を設け、その付け根の部分には軸方向にスライド自在なリング状の逆止弁４を有し、この逆止弁４はスクリュー軸２に沿ってスライド後退した位置でフランジ状弁座５に密接し、流動化した粒状固形肥料をスクリューヘッド３の前方に通じる通路（リング状逆止弁４とスクリュー軸２との隙間）を閉鎖可能であり、通路はリング状逆止弁４と同じ全長２４〜３０ｍｍとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形粉粒状の肥料に、ポリビニルアルコール系樹脂を１５〜３５重量％配合した組成物の杭状射出成形体からなる杭状固形肥料。
【請求項２】
ポリビニルアルコール系樹脂が、鹸化度８０〜９０モル％のポリビニルアルコール樹脂である請求項１に記載の杭状固形肥料。
【請求項３】
固形粉粒状の肥料に、ポリビニルアルコール系樹脂を１５〜３５重量％配合すると共に混練して押出し、これを破砕した粉粒体を射出成形機に供給して成形する杭状固形肥料の製造方法。
【請求項４】
射出成形機が、インラインスクリュー式射出成形機であり、シリンダ内周に摺接してスクリューヘッドの軸方向にスライド自在なリング状逆止弁を有し、この逆止弁はスクリューの後退位置でフランジ状弁座に密接してスクリューヘッドの前後に通じる通路を閉鎖するものであり、前記通路は全長２４〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の杭状固形肥料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、農業や園芸分野に用いる植物育成用の肥料である杭状固形肥料およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、土壌中に固形肥料を埋め込んで雨水などで短期間に流出しないように施肥するには、掘削して埋め込む必要があり、そのために労力と時間を要し、また既に栽培中の植物に肥料を追加するには、植物の根を傷つけないように掘削することは容易でない。
【０００３】
そのような施肥作業を簡便に行なえるように、土壌に差し込むか、またはハンマーで打ち込んで使用できる杭状の固形肥料が知られている。
【０００４】
従来の杭状の固形肥料は、土に差し込める程度に硬質で透水性の多孔性材料からなる杭状の容器を有し、これに窒素、リン酸、カリウムなどを含む天然または合成の固形肥料を充填したものが一般的であり、また澱粉粉などの植物性の微生物分解性樹脂と肥料を混練して杭状の固形肥料を射出成形した技術も知られている。
【０００５】
このような固形肥料の射出成形を行なうには、まず肥料をシリコン系カップリング剤や植物性油または油を含む種子などで混合する前処理を行ない、この前処理した肥料と生分解性樹脂を混練して射出成形機を通過しやすくしておき、これを最終段階で射出成形するようにしている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１２７１２７号公報（請求項１、請求項５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の杭状固形肥料の射出成形方法では、前処理として固形肥料の表面を植物性潤滑油等で覆う工程が必須であり、この工程と射出成形工程とを別々の工程でそれぞれ行なう作業は煩雑であり、また前処理工程は液体潤滑剤が変質しないように短時間で行なう必要もあるから、一度に多数個を作って保管しておくこと（いわゆる作り置き）もできない。
【０００８】
また、固形肥料の表面を植物性潤滑油等で覆うと、杭状の固形肥料の強度が低下しやすくなり、土壌に打ち込む強度が不足するという問題があった。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、杭状固形肥料の射出成形品が、肥料を比較的多く含有するものであっても土壌に打ち込む際に必要な強度が充分に得られるものとし、また肥料を含めた成形材料の前処理を予め行なう必要がなく、射出成形を容易に行える杭状固形肥料の製造方法とすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、固形粉粒状の肥料に、ポリビニルアルコール系樹脂を１５〜３５重量％配合した組成物の杭状射出成形体からなる杭状固形肥料としたのである。
【００１１】
上記したように構成されるこの発明の杭状固形肥料は、固形粉粒状の肥料を前処理しなくても種々の性状の肥料粒子を確実に結着するポリビニルアルコール系樹脂をバインダーとして採用したことにより、杭状固形肥料の射出成形品が、肥料を比較的多く含有する配合としても、土壌に打ち込む際に実用上充分な強度を有するものになる。
【００１２】
ポリビニルアルコール系樹脂は、自然界において含水すると、水に溶けて加水分解される水溶性樹脂であるので、徐々に肥料が分散して遅効性肥料としての役割を果たすものになる。
【００１３】
このようなポリビニルアルコール系樹脂は、鹸化度８０〜９０モル％のポリビニルアルコール樹脂を採用すると、冷水から温水（０〜６０℃）程度、通常は常温（１５〜２５℃）程度の水温の水に溶解するので、植物を育成する土壌中で水分に接したときに、肥料を適当な速度で溶解させることができる。
【００１４】
なお、杭状固形肥料としての機能を確実に果たすためには、粉粒体の大きさが、最大径６ｍｍ未満である前記の杭状固形肥料とすることが好ましい。
【００１５】
また、前記の製造方法に関する従来の課題を解決するために、この発明においては、固形粉粒状の肥料に、ポリビニルアルコール系樹脂を１５〜３５重量％配合すると共に混練して押出し、これを破砕した粉粒体を射出成形機に供給して成形する杭状固形肥料の製造方法としたのである。
【００１６】
上記した工程からなるこの発明の製造方法によると、固形粉粒状の肥料にポリビニルアルコール系樹脂を所定量配合することにより、ポリビニルアルコール系樹脂が射出成形時に比較的低温で溶解し、かつ低溶融粘度で肥料などを前処理で低摩擦係数化しなくても確実に射出成形できる。
【００１７】
また、所定量のポリビニルアルコール系樹脂を配合すると共に混練して押出し、これを粉砕した粉粒体を射出成形する製造方法を採用すれば、肥料が充分に分散してポリビニルアルコール系樹脂に確実に結着保持された固形肥料となり、均質で高い強度のものが製造できる。
【００１８】
同様に前記の製造方法に関する課題を解決するために、上記の杭状固形肥料の製造方法において、それに用いる射出成形機が、インラインスクリュー式射出成形機であり、シリンダ内周に摺接してスクリューヘッドの軸方向にスライド自在なリング状逆止弁を有し、この逆止弁はスクリューの後退位置でフランジ状弁座に密接してスクリューヘッドの前後に通じる通路を閉鎖するものであり、前記通路は全長２４〜３０ｍｍである杭状固形肥料の製造方法としたのである。
【００１９】
射出成形機は、シリンダ内部に設置されたスクリューヘッドに軸方向にスライド可能な逆止弁を設け、この逆止弁とスクリューヘッドの間には粒状固形肥料がスクリューヘッド前方に通過可能な比較的短い所定長さの通路を形成したことにより、通路からスクリューヘッドの前方へ円滑に移動することが可能である。
【００２０】
このような射出成形機を用いた製造方法であるから、肥料を含めた成形材料の前処理を行なうことなく、インライン式射出成形機を用いて射出成形できるようになり、射出成形工程が単純化できる。また、射出成形体は、所定量のポリビニルアルコール系樹脂をバインダーとして硬化させると種々の性状の肥料粒子を確実に結着し、土壌に打ち込みまたは差し込みの際に必要な優れた強度を有する杭状固形肥料になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
この発明に用いる固形粉粒状の肥料は、植物に養分を与えるために土壌に施す物質であれば、特に限定することなく周知の肥料を採用できるものであり、単一の成分からなるもの、または多成分からなるものであって良く、具体的な肥料として鶏糞、グアノなどの天然肥料、苦土石灰肥料、ケイカル肥料、微量要素肥料などが挙げられる。
【００２２】
この発明に用いるポリビニルアルコール系樹脂（以下、ＰＶＡ樹脂と略称する。一般的にはポバールと呼ばれる。）は、ポリ酢酸ビニルを鹸化して得られるポリビニルアルコールを脱酢酸して得られ、一般式としては（−ＣＨ２−ＣＨ・ＯＨ−）ｎ（−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＣＯＣＨ３）Ｈ）ｍで示される水溶性の高分子化合物である。部分鹸化品のＰＶＡ樹脂のＣＡＳ  Ｎｏは、２５２１３−２４−５である。
【００２３】
この発明では、ＰＶＡ樹脂のうち、常温程度で水溶性を示す部分鹸化品であって、鹸化度が８０〜９０モル％のものを用いることが好ましい。８０モル％未満の鹸化度でも、また９０モル％を越える鹸化度でも土壌中の水に充分溶かすことが困難になる。このような鹸化度は、前記した一般式中の［ｎ／（ｎ＋ｍ）］×１００の値として計算される値であり、ｎ＋ｍは重合度である。
【００２４】
そして、肥料の有用性を損なわない適当な溶融温度で射出成形できるという条件や、射出成形体が杭状肥料として所要強度を得るという条件において、ＰＶＡ樹脂の平均重合度は３００〜２０００程度が好ましく、より好ましい平均重合の範囲度は、３００〜５００である。
【００２５】
また、この発明に用いるＰＶＡ樹脂は、上記した一般式のように単一の繰り返し単位からなるものばかりでなく、共重合変性、ケン化後変性、グラフト変性などの変性ＰＶＡであってもよく、変性の例としては、カルボキシル基変性、高級脂肪酸ビニルエステル変性、高級アルキルビニルエーテル変性、アミノ基変性、エチレン変性などが挙げられる。
【００２６】
このようなＰＶＡ樹脂は、固形粉粒状の肥料に、１５〜３５重量％配合する。ＰＶＡ樹脂の配合量が肥料中に１５重量％未満では、固形粉粒状の肥料を充分に結着できずに脆くなり、杭として土壌に打ち込む際の強度が不足する。また、ＰＶＡ樹脂の配合量が３５重量％を超えて多量に配合しても杭状成形体の強度は、飛躍的に向上せず、しかも相対的に肥料成分が少なくなって肥料としての本来の性能が低下して好ましくない。
【００２７】
実施形態の製造方法について、以下に添付図面に基づいて説明する。
図１および図２に示すように実施形態の杭状固形肥料の製造方法では、固形粉粒状の肥料にポリビニルアルコール系樹脂を１５〜３５重量％配合した組成物からなる粉粒体Ａをインライン式射出成形機に供給して射出成形する方法である。
【００２８】
射出成形用の原料は、予備混合後にペレット化されたものを使用することが好ましい。例えば肥料およびＰＶＡ樹脂を二軸押出機に入れて３５００〜４０００回転／分で１分間程度混練し、これを押し出したものを２時間以上放冷し、これを破砕機で最大径約５ｍｍ程度のペレットにして、これを射出成形機に導入するのである。
【００２９】
インライン式射出成形機は、シリンダ１の内周に摺接する螺旋羽１ａを周面に形成したスクリュー軸２を有し、その先端にねじ結合したスクリューヘッド３を設け、その付け根の部分には軸方向にスライド自在なリング状の逆止弁４を設けており、この逆止弁４はスクリュー軸２に沿ってスライドしながら後退した位置でフランジ状弁座５に密接し、流動化した粒状固形肥料をスクリューヘッド３の前方に通じる通路（リング状逆止弁４とスクリュー軸２との隙間）を閉鎖可能であり、通路はリング状逆止弁４と同じ全長２４〜３０ｍｍである。
【００３０】
図２に示すように、スクリューヘッド３の略円錐状の先鋭な先端部分３ａと軸部３ｂとの境界は、なだらかな円曲面で徐々に径が増減するように連結されており、加熱によって流動性の粒状固形肥料が、スクリューヘッド３の先端部３ａを越えてその前方へ通過しやすい形状としている。
【００３１】
スクリューヘッド３の外周面には、切り欠かれた凹面６が形成されており、この部分でシリンダ１との間隔を広げて粒状固形肥料を通過しやすくしている。
【００３２】
また、リング状の逆止弁４の内径ａと、スクリューヘッド３の軸部３ｂの直径ｂの差の１／２が通路の高さ（隙間の幅）であり、リング状の逆止弁４の長さｃは通路の全長である。
【００３３】
通路は、全長３０ｍｍより長く設けると、流動性のある粒状固形肥料が円滑に通過できなくなり、射出成形が困難になる。また、２４ｍｍ未満の短い通路では、逆止弁のスライド距離が長くなって安定した杭状固形肥料の射出成形ができなくなる。
【００３４】
図１に示すように、射出成形機を通過する粒状固形肥料の流動性を高めるために、スクリュー先端部分のリング状の逆止弁４の長さを短くしたりする他、シリンダ１の先端に形成したシュプール７についても、全長を２５〜３０ｍｍの範囲またはそれ以下に設けることが好ましく、シュプール７の口径は、ノズル側（スクリューヘッドに近い側）の径よりも製品側（金型に接触する面側）の径を大きく設定することが好ましい。例えば、ノズル側径を５ｍｍとする場合に、製品側径を８ｍｍ以上にする。
【００３５】
また、図３に示すように、シリンダ１の全体について加熱するヒータの温度設定区分を調整し、スクリューの回転摩擦熱で成型温度が、上昇し過ぎないように、シリンダ１にエアー等の冷媒を吹き付ける等の手段により温度調整を行ない、先端ほど加熱温度を高くすることが好ましい。
【００３６】
たとえば、肥料成分として油粕やコーヒーを用いる場合には、シリンダー先端部〜材料混練部の加熱温度を１３０〜７０℃という比較的低温の温度分布を設定することが好ましい。最高温度が１４０℃を超えると、窒素成分がガス化して成型困難になるからである。
【００３７】
また、肥料成分として鶏糞を用いる場合には、１００〜１５０℃というやや高めの温度設定にしなければ、スクリューが回転し難くなり成型困難になる。また１８０℃よりも高温で成型すると、鶏糞が炭化するので好ましくない。
【００３８】
以上のようにして製造される杭状固形肥料８の形態は、図４に示すような形態が代表的なものであり、例えば全長約２５ｃｍ、中程の軸径約３ｃｍの大きさで、軸の周囲に四本の隆条を有している。このものは、成形後の冷却時に軸の周囲に冷却速度が均等になるから曲がらずに硬化する利点があり、また土壌に打ち込んだり、差し込んだりした際にも充分な強度があって折れ難く、しかも土壌との接触面積が広く形成されているので、施肥効果がよいものである。
【００３９】
また、杭状固形肥料は、上記以外の周知形状の杭の形態であってよく、さらに上部に打ち込み時の衝撃に耐える円柱状部分を形成してもよく、全長５ｃｍ程度の比較的小さなスティック状であってもよい。
【００４０】
【実施例】
〔実施例１〕
油粕２０ｋｇ、ポリビニルアルコール樹脂（日本酢ビ・ポバール社製：ポバールＪＬ−０５Ｅ、鹸化度８０〜８４モル％）６ｋｇ、コーンスターチ（または小麦粉）２ｋｇ、骨粉２ｋｇ、食用色粉２００ｇ、プロピレングリコール（旭電化社製：アデカプロピレングリコール  ＰＧ−Ｔ）０．５リットルを二軸押出機に入れて１２５℃（１３０〜１２０℃）で３５００〜４０００ｒｐｍ１分間混練し、押出したものを２時間放冷し、これを破砕機で粉砕して最大長さ約５ｍｍの円柱状ペレットに形成した。
得られたペレットをインライン式射出成形機のシリンダ内に導入して、図３に示す油粕の場合の温度分布に加熱し、射出成形し、図４に示した形態の杭状固形肥料を得た。
得られた杭状固形肥料を土壌にハンマーで打ち込んだが、使用に耐える充分な強度を有していた。
【００４１】
〔実施例２〕
鶏糞３０ｋｇ（水分約３０％含有）、ポリビニルアルコール樹脂（日本酢ビ・ポバール社製：ポバールＪＬ−０５Ｅ、鹸化度８０〜８４モル％）１０ｋｇ、コーンスターチ５ｋｇ、グアノ３ｋｇ、ゼオライトセラミック２００ｇを二軸押出機に入れて１４５℃（１５０〜１４０℃）で３５００〜４０００ｒｐｍで１分間混練し、押出したものを２時間放冷し、これを破砕機で粉砕して最大長さ約５ｍｍの円柱状ペレットに形成した。
得られたペレットをインライン式射出成形機のシリンダ内に導入して、図３に示す鶏糞の場合の温度分布に加熱し、射出成形し、図４に示した形態の杭状固形肥料を得た。
得られた杭状固形肥料を土壌にハンマーで打ち込んだが、使用に耐える充分な強度を有していた。
【００４２】
〔実施例３〕
グアノ２０ｋｇ、ポリビニルアルコール樹脂（日本酢ビ・ポバール社製：ポバールＪＬ−０５Ｅ、鹸化度８０〜８４モル％）６ｋｇ、コーンスターチ２ｋｇ、ゼオライトセラミック１５０ｇを二軸押出機に入れたこと以外は、実施例１と全く同様にして円柱状ペレットに形成し、さらに図４に示した形態の杭状固形肥料を得た。
得られた杭状固形肥料を土壌にハンマーで打ち込んだが、使用に耐える充分な強度を有していた。
【００４３】
〔実施例４〕
コーヒー粕４０リットル、ポリビニルアルコール樹脂（日本酢ビ・ポバール社製：ポバールＪＬ−０５Ｅ、鹸化度８０〜８４モル％）４〜６ｋｇ、コーンスターチ２ｋｇ、ゼオライトセラミック１５０ｇを二軸押出機に入れたこと以外は、実施例１と全く同様にして円柱状ペレットに形成し、さらに図４に示した形態の杭状固形肥料を得た。
得られた杭状固形肥料を土壌にハンマーで打ち込んだが、使用に耐える充分な強度を有していた。
【００４４】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、固形粉粒状の肥料に、ポリビニルアルコール系樹脂を所定量配合すると共に混和し、これを粉砕した粉粒体を射出成形した杭状射出成形体組成物からなる杭状固形肥料としたので、杭状固形肥料の射出成形品が、肥料を多く含有するものであっても土壌に打ち込む際に必要な実用上の充分な強度が得られる杭状固形肥料となる利点がある。
【００４５】
また、射出成形機は、スクリューヘッドの軸方向にスライド自在なリング状逆止弁を有し、粒状固形肥料用通路は所定全長である杭状固形肥料の製造方法であるので、肥料を含めた成形材料の前処理を行なうことなく、射出成形工程の材料の管理が容易な杭状固形肥料の製造方法であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の製造方法に用いる射出成形機の要部断面図
【図２】（ａ）実施形態の製造方法に用いるスクリューヘッドの平面図
（ｂ）実施形態の製造方法に用いるスクリューヘッドの正面図
（ｃ）実施形態の製造方法に用いるリング状逆止弁の断面図
【図３】実施形態の製造方法に用いる射出成形機のシリンダーの温度設定区分の説明図
【図４】実施形態の杭状固形肥料の斜視図
【符号の説明】
１  シリンダ
１ａ  螺旋羽根
２  スクリュー軸
３  スクリューヘッド
３ａ  先端部分
３ｂ  軸部
４  逆止弁
５  弁座
６  凹面
７  シュプール
８  杭状固形肥料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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