特開 2024-151392 稲種子被覆剤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151392

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】稲種子被覆剤

(51)【国際特許分類】

   A01C 1/06 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

A01C1/06 Z

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023064596

(22)【出願日】2023-04-12

(71)【出願人】

【識別番号】000231327

【氏名又は名称】日本磁力選鉱株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100189865

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 正寛

(74)【代理人】

【識別番号】100094215

【弁理士】

【氏名又は名称】安倍 逸郎

(72)【発明者】

【氏名】堤 啓

(72)【発明者】

【氏名】今井 貴之

【テーマコード（参考）】

2B051

【Ｆターム（参考）】

2B051AA01

2B051AB01

2B051BA16

2B051BB14

(57)【要約】

【課題】従来の鉄粉系被覆剤を用いても発熱反応による発熱が抑制されることで多層養生が可能で、かつ安価で製造可能な稲種子被覆剤を提供する。
【解決手段】従来使用されている被覆剤のうち、鉄粉の酸化を促進する焼石膏の一部又は全部を竹粉に置換する。竹粉は、鉄粉１００重量部に対し２～６重量部添加する。竹粉を介在させることにより、酸化反応の反応速度が緩やかであるため、発熱も緩やかである。このため、稲種子の死滅が抑制され、稲種子被覆剤として優れる。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄粉と添加剤を含む稲種子被覆剤であって、
上記鉄粉の酸化を促進する焼石膏の一部又は全部を竹粉に置換した稲種子被覆剤。

【請求項2】

上記竹粉は、上記鉄粉１００重量部に対し２～６重量部添加された請求項１に記載の稲種子被覆剤。

【請求項3】

上記焼石膏は、上記鉄粉１００重量部に対し１０重量部以下である請求項１または請求項２に記載された稲種子被覆剤。

【請求項4】

上記竹粉は、微粉末粉に粉砕され、標準篩目開３５５μｍのふるいを通過したもののみからなる請求項１又は請求項２に記載の稲種子被覆剤。

【請求項5】

上記竹粉は、微粉末粉に粉砕され、標準篩目開３５５μｍのふるいを通過したもののみからなる請求項３に記載の稲種子被覆剤。

【請求項6】

上記竹粉は、過熱水蒸気により熱処理が施されたものである請求項１又は請求項２に記載の稲種子被覆剤。

【請求項7】

上記竹粉は、過熱水蒸気により熱処理が施されたものである請求項３に記載の稲種子被覆剤。

【請求項8】

上記竹粉は、過熱水蒸気により熱処理が施されたものである請求項４に記載の稲種子被覆剤。

【請求項9】

上記竹粉は、過熱水蒸気により熱処理が施されたものである請求項５に記載の稲種子被覆剤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、稲種子被覆に好適な稲種子被覆剤、具体的には、従来の鉄粉系被覆剤を用いても酸化反応による発熱が抑制されることで多層養生が可能で、かつ安価で製造可能で、伐採竹の環境問題も解決できる稲種子被覆剤に関する。

【背景技術】

【0002】

農業従事者の高齢化、農産物流通のグローバル化に伴い、農作業の省力化や農産物生産コストの低減が解決すべき課題となっている。これらの課題を解決するために、例えば、水稲栽培においては、育苗と移植の手間を省くことを目的として、稲種子を圃場に直接播く直播法が普及しつつある。その中でも、稲種子の比重を高めるために、鉄粉を被覆した稲種子を用いる手法は、水田における稲種子の浮遊や流出を防止し、かつ鳥害を防止するというメリットがあることで注目されている。
稲種子を鉄粉で被覆するには、稲種子表面に鉄粉を付着、固定化させる必要がある。そこで、稲種子表面に鉄粉を付着、固化させる技術としては、特許文献１に記載の技術が提案されている。
特許文献１には、鉄粉と結合材と添加剤を含む稲種子被覆剤を用いる技術が開示されている。
また、還元鉄粉を用いずに、白銑金属（炭素がセメンタイトの板状結晶となっていて、破面が白色をしている銑鉄）組織が一部又は全部に形成されている鉄粉を用いることで、酸化発熱反応の反応速度を抑制する技術が特許文献２，特許文献３に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２３０８２号公報

【特許文献2】特許第６５８８０５９号

【特許文献3】特許第６７３４９７６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の稲種子被覆剤は、主原料として還元鉄粉を微粉砕したものが使用されていた。特許文献１に記載の稲種子被覆剤も同様である。しかしながら、還元鉄粉では、被覆後、酸化発熱反応により急激に高温となり、被覆稲種子が死滅する危険性があった。そのため、稲種子は熱がこもらないように、１、２層に薄く拡げて養生する必要がある。つまり、従来の稲種子被覆剤を用いる場合、広大な養生面積を必要としていた。
また、特許文献２，３に記載の技術では、確かに酸化反応による発熱が抑制されることで多層養生が可能で、かつ安価で製造可能な稲種子被覆剤を提供することは可能であるものの、一般的に使用されている稲種子被覆剤とは異なるものであることから、一般的に使用されている稲種子被覆剤であっても、発熱を抑制するための技術の確立が急がれる。

【0005】

ところで、稲種子被覆剤の発熱は、焼石膏と水とが接触することによる酸化発熱反応によるところが大きい。しかし、焼石膏は、稲種子被覆剤による稲種子への被膜に必須のものであるとされていた。このため、稲種子被覆剤による稲種子の被覆の際に発生する発熱による稲種子が死滅するリスクを小さくすることができなかった。

【0006】

そこで、発明者は鋭意研究の結果、一般に使用される稲種子被覆剤の原材料のうち、焼石膏の代替材料の検討を行い、竹粉の繊維が複雑に絡み合うことによって、竹粉の繊維の間に鉄粉が入り込むとともに、稲種子を被覆することが可能となり、焼石膏の代替材料として使用することが可能となることを知見し、本発明を完成させた。
本発明は、従来の鉄粉系被覆剤を用いたとしても酸化反応による発熱が抑制されることで多層養生が可能で、かつ安価で製造可能な稲種子被覆剤を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の発明は、鉄粉と添加剤を含む稲種子被覆剤であって、上記鉄粉の酸化を促進する焼石膏の一部又は全部を竹粉に置換した稲種子被覆剤である。
請求項２に記載の発明は、上記竹粉は、上記鉄粉１００重量部に対し２～６重量部添加された請求項１に記載の稲種子被覆剤である。
請求項３に記載の発明は、上記焼石膏は、上記鉄粉１００重量部に対し１０重量部以下である請求項１または請求項２に記載された稲種子被覆剤である。

【0008】

鉄粉とは、従来技術にある白銑金属組織が一部又は全部に形成されている鉄粉であってもよく、従来の鉄粉系被覆剤に使用される鉄粉であってもよい。
稲種子と稲種子被覆剤との結合（付着、固定化）は、稲種子被覆剤に含まれている鉄成分の酸化反応の進行により発現するが、鉄の酸化反応により発熱する。白銑金属組織を持つ粉末は、酸化反応の反応速度が緩やかであるため、発熱も緩やかである。このため、多層養生であっても、稲種子の死滅が抑制され、稲種子被覆剤として優れている。
稲種子被覆剤の粒径は細かい鉄粉であれば稲種子と稲種子被覆剤との結合強度は高まる。このため、稲種子被覆剤の粒径は、１０６μｍ以下が好ましく、６３μｍ以下であればなおよい。

【0009】

従来の稲種子被覆剤では、焼石膏が含まれていたが、本発明においては、焼石膏の一部又は全部を竹粉に置換する。
焼石膏は、水と接触することにより、鉄粉の酸化を促進し、稲種子をコーティングするが、本発明によれば、竹粉の繊維が複雑に絡み合い、竹粉の繊維の間に鉄粉が入り込むとともに、稲種子を被覆することが可能となる。これにより、焼石膏の代替材料として使用することが可能となる。
稲種子被覆剤の原料として市販の稲種子被覆剤を用いた場合であっても、竹粉により酸化反応による発熱が抑制される。稲種子は４０℃を超えると死滅する危険性が増大するため、養生時は４０℃を越えないように注意しなければならないが、竹粉が含まれることにより、室温（３４．０℃）下における３０ｍｍの積層（約１５層）での養生であっても、最高発熱温度が４０℃に達しない。このため、多層養生であっても稲種子の死滅が著しく抑制される。

【0010】

竹粉は、竹を粉状に粉砕（破砕）したものであるが、完全に粉状にする必要はなく、繊維状のものが含まれてもよい。
上記竹粉は、鉄粉１００重量部に対し２～６重量部添加されていることが好ましい。２重量部未満の場合、竹粉繊維の絡み合いが不十分であり、稲種子への被覆が不十分となる。その一方、竹粉繊維が十分に絡み合うことが可能な量があれば、本発明の上限はないものの、経済的理由により、６重量部以下であれば、本発明の効果を最大限発揮することができる。

【0011】

稲種子被覆剤に含まれる焼石膏の一部が竹粉に置換されるとき、稲種子被覆剤に含まれる焼石膏は、鉄粉１００重量部に対し、１０重量部以下であれば好ましい。１０重量部以上の場合、竹粉による発熱抑制の効果が低く、稲種子が死滅するリスクが増大する。

【0012】

請求項４～請求項５に記載の発明は、上記竹粉は、微粉末粉に粉砕され、標準篩目開３５５μｍのふるいを通過したもののみからなる請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の稲種子被覆剤である。

【0013】

竹粉は、微粉末粉に粉砕され、標準篩目開３５５μｍのふるいを通過したもののみで構成することにより、被膜を均質化することが可能となり、外観上有利である。

【0014】

請求項６～９に記載の発明は、上記竹粉は、過熱水蒸気により熱処理が施されたものである請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の稲種子被覆剤である。

【0015】

竹粉は、請求項６～９に記載の発明のように、使用前に過熱水蒸気にて熱処理（乾燥処理）してもよい。この場合、竹粉に含まれるセルロースやリグニンとの結合を分断し、細かな繊維質となり、稲種子被覆剤の被膜の品質においてに優位に働くため好適である。
また、竹粉に含まれている水分を除去することができ、腐敗しにくく、稲種子被覆剤の保存性が高まる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、竹粉の繊維が複雑に絡み合い、竹粉の繊維の間に鉄粉が入り込むとともに、稲種子を被覆することが可能となる。これにより、焼石膏の代替材料として使用することが可能となる。よって、焼石膏による発熱がなく又は、一部を置換した場合には、発熱量が小さいため、稲種子が死滅するリスクが低下する。

【0017】

特に、請求項６～９に記載の発明によれば、竹粉を、使用前に過熱水蒸気にて熱処理（乾燥処理）することにより、竹粉に含まれるセルロースやリグニンとの結合を分断し、細かな繊維質となり、稲種子被覆剤の被膜の品質においてに優位に働くため好適である。
また、竹粉に含まれている水分を除去することができ、腐敗しにくく、稲種子被覆剤の保存性が高まる。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明に係る稲種子被覆剤は、稲種子表面を被覆するのに用いるものであり、鉄粉を含む稲種子被覆剤である。

【0019】

（鉄粉Ａ：従来の鉄粉系被覆剤に使用される鉄粉）
ＪＦＥスチール株式会社製の鉄コーティング用鉄粉（Ｓ９１）を用いた。

【0020】

（鉄粉Ｂ：別系統の鉄粉系被覆剤に使用される鉄粉）
高炉から生成する溶融スラグを多量の水により急冷した、砂状の高炉水砕スラグを磁力選別し、磁力選別によって得られる磁着物を高炉水砕メタルとして、稲種子被覆剤の原料とした。また、この磁力選別によって得られる非磁着物はセメント会社等において、セメント原料として用いられる。高炉セメント製造工程においてセメント原料は粉砕され、その後磁力選別されるが、その際に得られた磁着物成分も高炉水砕メタル（原料）として用いることも可能である。
このようにして得られた高炉水砕メタルを磁力選別し、その磁着物をさらに粉砕し篩分を行い、粒度調整を行うことによって、稲種子被覆剤を得た。
粉砕機は、株式会社香春製鋼所製のボールミル（寸法φ１５００×３０００ｍｍ）を用いた。篩分機は、晃栄産業株式会社製の佐藤式振動ふるい機５００Ｄ－２Ｓを用いた。篩分けは、目開１０４μｍの篩を用いた。

【0021】

鉄粉Ａ及び鉄粉Ｂの水分量、平均粒度（メジアン径）、嵩比重、真比重を表１に示す。なお、平均粒度は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ－３５０（株式会社堀場製作所製）を用いた。また、真比重はゲーリュサック型比重瓶１００ｍｌを用いた。

【0022】

【表1】

【0023】

また、鉄粉Ａ及び鉄粉Ｂの成分を測定した。その測定結果を表２に示す。なお、Ｔ．Ｆｅ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓの各成分はＩＣＰ発光分析装置ＳＰＳ３５００ＤＤ（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製）を用いて測定した。
金属鉄量はＪＩＳ Ｍ ８２１３（酸可溶性第一鉄定量方法）に規定の金属鉄定量方法に基づき測定を行った。炭素量は、ＪＩＳ Ｇ １２１１（全炭素定量方法）に規定の燃焼－ガス定量方法に基づき測定を行った。

【0024】

【表2】

【0025】

（稲種子被覆剤の調製）
稲種子被覆剤は、鉄粉Ａ又は鉄粉Ｂを用い、副資材として焼石膏、シリカゲル、ベントナイト、高炉スラグ微粉末、リグニンスルホン酸塩、デンプン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を添加して、混合することで調製を行った。添加割合については各種試験に合わせて記載する。副資材はいずれも一般に市販されているものを使用した。また、副資材として３種類の竹粉（竹粉Ａ～竹粉Ｃ）を使用した。竹粉Ａは、竹を粉砕したもの、竹粉Ｂは、竹を微粉末状まで粉砕したもの、竹粉Ｃは、竹を２００℃の過熱水蒸気にて３０分熱処理し、さらに、微粉末状まで粉砕したものである。

【0026】

（少量の稲種子の被覆）
乾燥した稲種子を恒温恒湿器内（２０℃、６０％）において、３日間、水に浸漬し、その後、水中から取り出し、風乾した。その後、乾燥種子をコーティングマシン（パンペレタイザ、日本磁力選鉱株式会社製、直径５００ｍｍ）に投入し、回転数２５ｒｐｍにて運転した。その後、稲種子被覆剤を少量ずつ投入し、必要に応じてスプレーで水を噴霧しながら稲種子の被覆を行った。
稲種子の被覆のための資材をすべて投入し、稲種子の被覆が終えたことを目視で確認し、被覆後の稲種子をコーティングマシンから取り出した。
稲種子の被覆後の稲種子は、水分の乾燥と稲種子被覆剤に含まれる鉄成分を酸化させて表面に強固な錆びの層を形成するために、養生した。養生は被覆後の稲種子を恒温恒湿器内（２０℃、６０％）で６日間養生した。なお、養生は１日１回、被覆後の稲種子にスプレーで水を噴霧した。

【0027】

（稲種子の被覆のスケールアップ）
催芽機に水を入れ、水温３５℃にセッティングし、乾燥した稲種子を催芽機に投入し、１日間、水に浸漬し、その後、水中から取り出し、風乾した。その後、乾燥種子をコンクリートミキサーに投入し、角度調整を行い、回転数４３ｒｐｍにて運転した。その後、稲種子被覆剤を３回に分けて投入し、必要に応じてスプレーで水を噴霧しながら稲種子の被覆を行った。
稲種子の被覆のための資材をすべて投入し、稲種子の被覆が終えたことを目視で確認し、その後、被覆後の稲種子をコーティングマシンから取り出した。
被覆後の稲種子を長さ２６５ｍｍ、幅１８３ｍｍ、厚さ３０ｍｍに積層し、空調のない屋内実験棟内で６日間養生した。なお、養生中は１日１回、被覆後の稲種子にスプレーで水を噴霧した。

【0028】

（剥離試験）
被覆後の稲種子５０ｇを、高さ１ｍから５回、鉄板上に落下させた後、目開き２ｍｍの篩いを用いて篩分し、篩上の残存率（ｗｔ．％）を被覆強度（剥離強度）として評価した。なお、測定が不能の場合（-）と表記する。

【0029】

（外観試験）
被覆後の稲種子の外観を目視確認し、資材の付着ムラが少なく被膜の形成ができたものを良好（○）とした。なお、被覆中に複数の稲種子によって団子状の塊が形成されるものや、設備への付着が多いもの、被覆できない資材が多いものは、不良（×）と評価した。

【0030】

剥離試験と外観試験の結果を表３～表４に示す。配合割合の単位は重量部、被覆強度の単位はｗｔ．％である。

【0031】

【表3】

【0032】

【表4】

【0033】

表３、表４から、副資材の種類によっては、副資材を添加しない場合よりも被覆強度が高まることが判明した。このとき、有機系の副資材として、竹粉を添加することにより、被覆強度が無機系の副資材を添加したときと同等性能を有することが明らかとなった。
なお、竹粉Ａと竹粉Ｂとを比較した場合、竹粉Ａの外観が不良であった。これは、竹粉Ａは、竹を粉砕したもの、竹粉Ｂは、竹を微粉末状まで粉砕したものであり、竹粉Ａには、長い竹繊維が竹粉Ｂより多く混在していることが原因であると考えられる。

【0034】

次に、竹粉Ａ、竹粉Ｂ、竹粉Ｃの添加量を振り分けて、被覆強度試験、外観試験を行った。その結果を表５に示す。配合割合の単位は重量部、被覆強度の単位はｗｔ．％である。

【0035】

【表5】

【0036】

表５から、竹粉の添加量が増加すれば被覆強度が高まるが、ある添加量を超えると、被覆強度が低下することが判明した。

【0037】

（発熱試験）
発熱試験は、稲種子の被覆のスケールアップにおける養生時における温度（最高発熱温度）を直径０．６５ｍｍのＴ熱電対を用いて測定した。

【0038】

（発芽率）
発芽率は、稲種子の被覆のスケールアップにおける７日養生後の被覆後の稲種子１００粒をシャーレに入れ、水４０ｍｌを添加し、恒温恒湿器内（３０℃、６０％）において７日間養生し、養生直後の発芽した種子の数を計測した。発芽率は２サンプル分作成し、発芽した種子の数の平均とした。
なお、被覆前の稲種子も同条件で発芽率を測定した。

【0039】

発熱試験と発芽率の結果を表６に示す。配合割合の単位は重量部、最高発熱温度の単位は℃、発芽率の単位は％である。なお、養生時における積層は３０ｍｍとし、室温の最高温度は３３．８℃であった。

【0040】

【表6】

【0041】

また、稲種子の被覆のスケールアップにおける養生条件（長さ、幅、高さ）を変化させたときの最高発熱温度と発芽率の変化について表７～表８に示す。発芽率の単位は％である。

【0042】

【表7】

【0043】

【表8】

【0044】

一般的に、被覆直後の養生における養生条件において、養生高さが高くなれば蓄熱性が高まるため、最高発熱温度が高くなる。稲種子は４０℃を超えると死滅する危険性が増大するため、養生時は４０℃を越えないように注意する必要がある。無機系の副資材を添加した場合、養生高さが高くなるにつれ、最高発熱温度が高くなり、それに伴い、発芽率も低下する。
それに対して、竹粉Ｃを用いた場合には、養生高さが高くなっても、最高発熱温度が４０℃を超えるときはあるものの、発芽率の大幅な低下は見られなかった。このため、稲種子の死滅が抑制され、稲種子被覆剤として優れているといえる。

【0045】

次に、竹粉Ｃの添加量を４重量部に固定し、焼石膏の量を振り分けて、被覆強度試験、外観試験を行った。その結果を表９に示す。配合割合の単位は重量部、被覆強度の単位はｗｔ．％である。

【0046】

【表9】

【0047】

発熱試験の結果を表１０に示す。配合割合の単位は重量部、最高発熱温度の単位は℃である。

【0048】

【表10】

【0049】

表９、表１０によれば、従来の稲種子被覆剤のうち、焼石膏のすべてを竹粉に置換する必要はなく、焼石膏の一部を竹粉に置換しても、発熱抑制に寄与することができ、稲種子の死滅のリスクを低下することができる。