JP7747282B2 - Coated seeds with controlled germination time - Google Patents
Coated seeds with controlled germination timeInfo
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Description
本発明は、主に寒冷地において、農作業時期を分散させるために、播種時期を前倒しして種子を圃場で越冬させる場合に、種子の生残性を保ちつつ、適切な時期まで発芽を抑制することで、良好な生育を確保することが可能なコーティング種子に関するものである。 The present invention relates to coated seeds that can ensure good growth by suppressing germination until the appropriate time while maintaining seed viability when seeds are sown earlier and left to overwinter in fields in order to spread out agricultural work periods, primarily in cold regions.
北海道の畑作において基幹作物であるてん菜において、その安定した収量を確保するために、土を充填した紙筒へ播種し一定期間の育苗を経て移植する移植栽培が行われている。他方で、近年は農家一戸あたりの作付面積の拡大に伴い増加する作業の省力化や、コストダウンの観点から、てん菜の直播栽培が拡大している。直播栽培は育苗の手間は省けるものの、播種時期が他品目の作業時期と重なるため、人手不足に陥る課題がある。また、春先の天候不順により、農作業機の圃場への立ち入りが制限される場合には、播種時期が遅延し、作物の十分な生育期間が確保できなくなる虞がある。 Sugar beets are a staple crop in Hokkaido's field farming. To ensure stable yields, transplanting cultivation is practiced, in which seeds are sown in paper tubes filled with soil, and the seedlings are then transplanted after a certain period of cultivation. However, in recent years, direct seeding of sugar beets has become more common in order to reduce costs and save on the labor required for the work that has increased as the area of land planted per farm expands. While direct seeding eliminates the need for seedling cultivation, there is the issue of labor shortages, as the sowing period overlaps with the work of other crops. Furthermore, if bad weather in early spring restricts the access of agricultural machinery to the fields, the sowing period may be delayed, which could result in the crop not having enough time to grow.
作物の生育期間を確保するための方法として、播種時期を前倒しする方法が挙げられる。しかし、通常、寒冷地における直播作業は圃場の融雪及び凍結融解後に開始可能となるものであり、播種を前倒しできる時期は限られることから、根本的な解決には至らない。この課題の解決策として、直播した種子を任意の時期に発芽させることにより、例えば積雪前の前年秋季に播種することで種子を圃場で越冬させ春先に発芽させる技術が知られている。
特許文献1には、種子の外周を生分解性プラスチックにて密閉被覆し、種子を一定期間外気、水と遮断することによって、種子の発芽時期を一定期間遅延させる技術が示されている。
特許文献2には、春先の発芽を狙って秋播きする稲種子に対して、生育に不適な冬期に圃場で吸水することで枯死しないように、ピンホールのない被覆を行なって稲種子に疎水性を付与するとともに、その持続をコントロールするべく、数平均分子量が400~1000で、かつ20℃における粘度が100~500センチポイズである疎水性のポリブタジエンを被覆した稲種子が示されている。
特許文献3には、法面等の播種工による緑化工法において、種子の発芽若しくは発芽時期を自由にコントロールすることにより、施工不適期にも播種施工を可能とするために、生分解性樹脂を含む有機合成樹脂を種子にコーティングすることにより、種子の発芽要因である酸素、水、温度のうち少なくとも1つを一定期間遮断し、種子の発芽を一定期間抑制する技術が示されている。
特許文献4には、播種時期を栽培開始時期より任意に前倒しした際に、種子の生残性を保ちつつ、適切な時期まで発芽を抑制するために、水分含有率を0~20重量%の範囲とした種子に対して、その表面に非水溶性樹脂であるポリエチレン系重合体をコーティングする技術が示されている。
特許文献5には、道路法面、湖沼・河川法面等の土木工事により新たに形成された地面を緑化させる草本類の緑化工法において、播種後あらかじめ設定された時期に被覆が崩壊して、種子が発芽して成育するように、土壌中の微生物により劣化崩壊する生分解性樹脂を含む被覆剤を種子に被覆する技術が示されている。
One method for ensuring a crop growth period is to advance the sowing period. However, direct sowing in cold regions can usually be started after snow melts and freeze-thaw cycles in the field, and the period when sowing can be advanced is limited, so this does not provide a fundamental solution. As a solution to this problem, a technique is known in which directly sown seeds are allowed to germinate at any time, for example, by sowing them in the autumn of the previous year before snow accumulation, so that the seeds overwinter in the field and germinate in early spring.
Patent Document 1 discloses a technique for delaying the germination of seeds for a certain period of time by sealing the outer periphery of the seeds with a biodegradable plastic and isolating the seeds from outside air and water for a certain period of time.
Patent Document 2 discloses rice seeds that are sown in autumn with the aim of germinating in early spring, which are coated with a pinhole-free coating to impart hydrophobicity to the rice seeds so that they do not wither and die due to water absorption in the field during the winter, which is unsuitable for growth, and which are coated with hydrophobic polybutadiene having a number-average molecular weight of 400 to 1,000 and a viscosity at 20°C of 100 to 500 centipoise in order to control the duration of this hydrophobicity.
Patent Document 3 discloses a technology for suppressing seed germination for a certain period of time by coating seeds with an organic synthetic resin containing a biodegradable resin, thereby blocking at least one of the factors that cause seed germination: oxygen, water, and temperature, in a greening method using seed sowing on slopes and the like, thereby enabling seed sowing even at times when seed sowing is inappropriate by freely controlling the germination or germination time of the seeds.
Patent Document 4 discloses a technique in which seeds having a moisture content in the range of 0 to 20% by weight are coated on the surface with a polyethylene polymer, which is a water-insoluble resin, in order to maintain seed viability and inhibit germination until an appropriate time when the sowing time is arbitrarily brought forward from the start of cultivation.
Patent Document 5 discloses a technique for greening herbaceous plants on newly formed ground surfaces due to civil engineering works, such as road slopes, lake and river slopes, in which seeds are coated with a coating agent containing a biodegradable resin that is degraded and broken down by microorganisms in the soil so that the coating breaks down at a predetermined time after sowing, allowing the seeds to germinate and grow.
しかし、特許文献1・3に開示された技術は、種子の発芽開始が微生物によるコーティング層(生分解性樹脂)の分解作用に依存する技術であり、播種した圃場の領域によって土壌条件が一定でなく、例えば微生物の生息密度や温度条件などに起因して分解活性に偏りが生じた場合には、圃場の領域ごとに発芽の開始時期に差が生じることで、その後の生育差が拡大する虞がある。
特許文献2に開示された技術は、そもそも、冬期の生育不適な期間に、稲種子が圃場中の水分を吸水した状態に置かれることによって死滅することで全体的な発芽率が低下するという課題を解決するべくなされた技術であり、土壌環境が発芽に適した条件となるタイミングで、被膜が種子から剥離し発芽するように調整することを意図した技術ではない。
特許文献4に開示された技術は、種子の表面を非水溶性樹脂であるオレフィン系重合体を含有する被膜でコーティングすることによって、種子の生残性を保ちつつ、発芽の抑制を図ったものである。当該発芽抑制期間は、被膜の組成及び種子に対する被膜の含有率等に依存するものであり、土壌環境が発芽に適した条件となるタイミングで、被膜が種子から剥離するように調整することを意図した技術ではない。よって、適切な生育適期に種子を発芽させて、良好な生育を確保することを目指すうえでは、改善点がある。
特許文献5に開示された技術は、生分解性樹脂の劣化崩壊によって初めて発芽が可能になる技術であり、播種後一定期間(3~6か月)は、たとえ温度などの発芽条件が適切であっても発芽が抑制されることとなる。
このように、従来提案された技術では、適切な生育適期に至るまで発芽を抑制し、かつ、任意の温度条件にて発芽させることにより、良好な生育を確保することは難しい。
However, the technologies disclosed in Patent Documents 1 and 3 rely on the decomposition of the coating layer (biodegradable resin) by microorganisms for the start of seed germination. If soil conditions are not constant depending on the area of the field where the seeds are sown, and if there is a bias in the decomposition activity due to, for example, the microbial population density or temperature conditions, there will be differences in the start of germination depending on the area of the field, which could result in a greater difference in subsequent growth.
The technology disclosed in Patent Document 2 was originally developed to solve the problem that rice seeds die when they are left in a state where they absorb moisture from the field during the winter period when growth is unsuitable, resulting in a decrease in the overall germination rate. However, it is not a technology intended to adjust the coating so that the seeds will peel off and germinate when the soil environment becomes suitable for germination.
The technology disclosed in Patent Document 4 aims to inhibit germination while maintaining seed viability by coating the surface of seeds with a coating containing an olefin polymer, which is a water-insoluble resin. The period of germination inhibition depends on the composition of the coating and the coating content relative to the seed, and is not a technology intended to adjust the coating to peel off from the seeds at a time when the soil environment is suitable for germination. Therefore, there are areas for improvement in terms of ensuring good seed growth by germinating seeds at the appropriate growth period.
The technology disclosed in Patent Document 5 enables seeds to germinate only after the degradation and breakdown of the biodegradable resin, and germination is suppressed for a certain period (3 to 6 months) after sowing, even if germination conditions such as temperature are appropriate.
As described above, with the conventionally proposed techniques, it is difficult to ensure good growth by inhibiting germination until the appropriate growth period and then germinating under any temperature conditions.
本発明は上記課題を解決するべくなされたものであり、すなわち土壌環境が発芽に適した状態となるまで種子の発芽を抑制し、且つ、温度などの適切な生育適期に至るタイミングにて種子を発芽させることができる技術を提供することを目的とするものである。 The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a technology that can inhibit seed germination until the soil environment is suitable for germination, and then allow seeds to germinate when the appropriate growth period, such as temperature, is reached.
本発明は、以下の[1]~[5]を対象とする。
[1]
種子の表面にビニルエーテル系共重合体を含むコーティング層を有するコーティング種子であって、
前記ビニルエーテル系共重合体は、下記条件にて定義される軟化温度が0.5℃以上であり、Tgが-35℃~13℃であること特徴とする、
コーティング種子。
<軟化温度>
前記ビニルエーテル系共重合体をアルミパン(φ5.8mm×高さ1.5mm)に充填し、
円柱形状の取っ手部とその先端に二股状に広がり平らな上面を有する枝分かれ部を有する略Y字形状のステンレス棒(重さ0.21g、ステンレス棒全体の長さ2.1cm、取っ手部の長さ0.9cm、取っ手部の底面:1.0mm×0.7mm(略長方形)、枝分かれ部の股部から枝分かれ部の上面まで長さ1.2cm、枝分かれ部の厚み0.7mm、枝分かれ部の上面間の距離0.85cm)の枝分かれ部を上方に向け、前記共重合体の中央部に突き刺して前記アルミパンの底に接するようにステンレス棒を立て、温度を-20℃から昇温させたとき、
ステンレス棒が完全に倒れた瞬間の前記共重合体の赤外線放射温度計による表面温度を軟化温度とする。
[2]
前記ビニルエーテル系共重合体は、25℃の粘度が30~300Pa・sであり、数平均分子量が800~15000であることを特徴とする、
[1]に記載のコーティング種子。
[3]前記ビニルエーテル系共重合体は、2.0以下の分子量分布(Mn/Mw)を有することを特徴とする、[2]に記載のコーティング種子。
[4]
前記ビニルエーテル系共重合体が、下記式(1)で示される繰り返し単位からなることを特徴とする、[1]~[3]の何れか1つに記載のコーティング種子。
R1は、炭素原子数3~10のアルキル基を示し、
R2は、炭素原子数10~15の脂環式基を基本骨格とする環状炭化水素基を示し、
pは3~95の整数を示し、qは2~38の整数を示し、且つpとqはp:q=5.8:4.2~7.2:2.8を満たし、
mはアルキレン基の数であって0又は1の整数を示す。)
[5]
前記R1は、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、イソプロピル基、イソブチル基、t-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、イソヘキシル基、イソヘプチル基、イソオクチル基、2-エチルヘキシル基、イソノニル基、及びイソデシル基からなる群から選択されるいずれか1以上の基であり、
前記R2は、下記式(2)~(6)で表される基からなる群から選択されるいずれか1以上の基であることを特徴とする、
[4]に記載のコーティング種子。
[1]
A coated seed having a coating layer containing a vinyl ether copolymer on the surface of the seed,
The vinyl ether copolymer is characterized by having a softening temperature of 0.5°C or higher and a Tg of -35°C to 13°C, as defined by the following conditions:
Coated seeds.
<Softening temperature>
The vinyl ether copolymer was filled into an aluminum pan (φ5.8 mm × height 1.5 mm),
A roughly Y-shaped stainless steel rod (weight 0.21 g, total length of stainless steel rod 2.1 cm, length of handle 0.9 cm, bottom of handle: 1.0 mm x 0.7 mm (approximately rectangular), length from crotch of branch to top of branch 0.2 cm, thickness of branch 0.7 mm, distance between tops of branch 0.85 cm) having a cylindrical handle and a branch at its tip that spreads out in two directions and has a flat top surface was thrust into the center of the copolymer with the branch facing upward, and the stainless steel rod was placed in contact with the bottom of the aluminum pan. When the temperature was raised from -20°C,
The surface temperature of the copolymer measured with an infrared radiation thermometer at the moment when the stainless steel rod falls completely is taken as the softening temperature.
[2]
The vinyl ether copolymer has a viscosity of 30 to 300 Pa s at 25°C and a number average molecular weight of 800 to 15,000.
[1] The coated seed according to [1].
[3] The coated seed according to [2], wherein the vinyl ether copolymer has a molecular weight distribution (Mn/Mw) of 2.0 or less.
[4]
The coated seed according to any one of [1] to [3], wherein the vinyl ether copolymer comprises a repeating unit represented by the following formula (1):
R1 represents an alkyl group having 3 to 10 carbon atoms;
R2 represents a cyclic hydrocarbon group having an alicyclic group having 10 to 15 carbon atoms as a basic skeleton,
p represents an integer of 3 to 95, q represents an integer of 2 to 38, and p and q satisfy the relationship p:q=5.8:4.2-7.2:2.8;
m is the number of alkylene groups and represents an integer of 0 or 1.
[5]
R1 is at least one group selected from the group consisting of an n-propyl group, an n-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, an n-nonyl group, an n-decyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, an isohexyl group, an isoheptyl group, an isooctyl group, a 2-ethylhexyl group, an isononyl group, and an isodecyl group;
The R2 is one or more groups selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (2) to (6):
[4] The coated seed according to [4].
本発明に係るコーティング種子は、作業時期を分散させる観点から、春に播種する従来の栽培体系から、播種時期を前倒しして秋又は冬に播種した場合において、種子の生残性を保ちつつ、適切な時期まで発芽を抑制することを可能とするものである。そのために、発芽に適した温度に達するまで種子の吸水を阻害する疎水性ポリマーを種子にコーティングすることにより、当該種子を圃場で越冬する場合においても、周囲の水分を種子が吸収して凍結することで生じる凍枯、及び、生存に過酷な条件である冬期に発芽してしまうことによる植物体の枯死を防止することができる。また、生育に適した温度でコーティング層が種子から剥離することによって、生育適期に発芽させ、かつ、その後の植物の良好な生育を確保することが可能となる。 The coated seeds of the present invention enable seeds to be sown in autumn or winter, instead of the traditional spring cultivation period, in order to spread out the work season. This allows seeds to be sown earlier, while maintaining their viability, and suppressing germination until the appropriate time. To achieve this, the seeds are coated with a hydrophobic polymer that inhibits water absorption by the seeds until temperatures suitable for germination are reached. Even when the seeds are wintered in the field, this prevents frost damage, which occurs when the seeds absorb moisture from the surrounding area and freeze, and prevents plant death due to germination during winter, which is a harsh winter season for survival. Furthermore, the coating layer peels off from the seeds at temperatures suitable for growth, allowing the seeds to germinate at the optimum time for growth and ensuring good subsequent plant growth.
(コーティング材)
本願発明に係るコーティング種子に用いられるコーティング材は、所定の温度条件に至るまでは、被覆した種子の吸水を阻害する作用を有するポリマー(重合体)からなる。すなわち、当該コーティング材は、水分によって溶解や崩壊を生じない材料、いわば疎水性材料(疎水性ポリマーともいう)であり、かつ、所定の温度に至るまで固化した状態を維持することにより、水がコーティング層を通過して種子まで浸透することを防ぐ作用を有する。なお本明細書において「疎水性ポリマー」とは、水との親和性が低いポリマーを意
味する。
(coating material)
The coating material used in the coated seeds of the present invention is made of a polymer that inhibits water absorption by the coated seeds until a predetermined temperature is reached. In other words, the coating material is a hydrophobic material (also called a hydrophobic polymer) that does not dissolve or disintegrate in the presence of moisture, and by remaining solidified until the predetermined temperature is reached, it prevents water from passing through the coating layer and penetrating into the seeds. In this specification, "hydrophobic polymer" means a polymer that has low affinity for water.
(軟化温度)
発芽のトリガーとなる吸水は、種子を被覆する上記コーティング材からなるコーティング層が所定温度で軟化して、種子からの剥離が進行することによって生じる。本願発明では、コーティング層が軟化する温度、すなわち、固化したコーティング材が流動性を持ち、液体状態になることで、種子に被覆されたコーティング層の剥離が開始・進行する温度を「軟化温度」と定義する。軟化温度は所定温度でコーティング層が種子から剥離するトリガーとなる温度であり、発芽を開始させる温度条件の指標とすることができるが、本願では種子の発芽適温とは別概念として用いる。
本願発明に係る適正な軟化温度は、コーティング種子が厳寒期に発芽せずに、春先の発芽に適した温度での発芽を実現する温度であり、少なくとも0.5℃以上であることを要する。また、発芽する幼植物体の耐寒性にも依存するが、発芽後に冷気に曝されることによる生育の停滞及び/又は生存率の低下を抑えるためには、3℃以上が好ましく、4℃以上がより好ましく、5℃以上がさらに好ましい。
軟化温度は一般にJIS K 7206 A50法に記載の方法で測定することができるが、本願発明では、次の方法により測定した温度を軟化温度として扱う。
まず、アルミパン(例えばDSC測定用のクリンプセル)(φ5.8mm×高さ1.5mm)にコーティング材(ポリマー)を充填する。必要に応じてポリマーを加熱し、溶融状態として前記アルミパンに充填する。このときポリマーは、アルミパンの上縁まで擦り切りいっぱい充填する。その後、このアルミパンを-20℃に設定した温度コントロールユニットに乗せ、アルミパン中のポリマーの中央部に、アルミパンの底に接するように略Y字形状のステンレス棒を突き刺し、ステンレス棒を立てた状態とする。ここで使用する略Y字形状のステンレス棒は、重さ0.21g、ステンレス棒全体の長さ2.1cm、取っ手部の長さ0.9cm、取っ手部の底面:1.0mm×0.7mm(略長方形)、枝分かれ部の股部から枝分かれ部の上面までの長さ1.2cm、枝分かれ部の厚み0.7mm、枝分かれ部の上面間の距離0.85cmであり、該枝分かれ部が上方に向くように、前記ポリマーに突き刺し立てる。
次に、-20℃から徐々に温度を上げて、前記ステンレス棒が完全に倒れた(前記ステンレス棒全体がポリマーに接したような状態)瞬間のアルミパン中のポリマーの表面温度を、赤外線放射温度計で測定し、この表面温度を軟化温度とする。
(Softening temperature)
The water absorption that triggers germination occurs when the coating layer made of the coating material that covers the seed softens at a predetermined temperature and begins to peel off from the seed. In the present invention, the temperature at which the coating layer softens, that is, the temperature at which the solidified coating material becomes fluid and liquid, and peeling of the coating layer covering the seed begins and progresses, is defined as the "softening temperature." The softening temperature is the temperature that triggers peeling of the coating layer from the seed at a predetermined temperature, and can be used as an indicator of the temperature conditions that initiate germination, but in the present application it is used as a separate concept from the optimum temperature for seed germination.
The appropriate softening temperature according to the present invention is a temperature at which coated seeds will not germinate during the severe cold season but will germinate at a temperature suitable for germination in early spring, and must be at least 0.5° C. or higher. Although the temperature also depends on the cold tolerance of the germinating seedlings, in order to prevent growth stagnation and/or a decrease in survival rate due to exposure to cold air after germination, a temperature of 3° C. or higher is preferred, 4° C. or higher is more preferred, and 5° C. or higher is even more preferred.
The softening temperature can generally be measured by the method described in JIS K 7206 A50, but in the present invention, the temperature measured by the following method is treated as the softening temperature.
First, an aluminum pan (e.g., a crimp cell for DSC measurement) (φ5.8 mm x height 1.5 mm) is filled with a coating material (polymer). If necessary, the polymer is heated and filled into the aluminum pan in a molten state. The polymer is then leveled to the top edge of the aluminum pan. The aluminum pan is then placed on a temperature control unit set to -20°C, and a roughly Y-shaped stainless steel rod is inserted into the center of the polymer in the aluminum pan so that it is in contact with the bottom of the pan, leaving the stainless steel rod standing upright. The roughly Y-shaped stainless steel rod used here weighs 0.21 g, has an overall length of 2.1 cm, a handle length of 0.9 cm, a bottom surface of the handle: 1.0 mm x 0.7 mm (approximately rectangular), a length from the crotch of the branched portion to the top surface of the branched portion of 1.2 cm, a thickness of the branched portion of 0.7 mm, and a distance between the top surfaces of the branched portions of 0.85 cm. The branched portions are inserted into the polymer so that they face upward.
Next, the temperature is gradually increased from -20°C, and the surface temperature of the polymer in the aluminum pan at the moment when the stainless steel rod completely falls over (the entire stainless steel rod is in contact with the polymer) is measured with an infrared radiation thermometer, and this surface temperature is taken as the softening temperature.
(粘度、数平均分子量)
本発明のコーティング種子において、種子からのコーティング層の剥離を制御する主要素として、前記軟化温度の設定が重要となるが、コーティング材の粘度や数平均分子量の設定も副要素として考慮できる。
たとえば、コーティング層が種子から剥離するには、コーティング材が軟化した状態において適正な粘性を備えることが望まれる。すなわち、コーティング材(ポリマー)が後述するガラス転移温度(Tg)に達したとしても、その粘度が高い場合には流動性が低いものとなり、コーティング材が種子から剥離するうえで障害となり得る。
本願発明では、軟化したコーティング層が種子からの剥離が可能となる粘度の指標として、25℃における粘度を採用することができる。具体的には、コーティング材(ポリマー)の粘度が30~300Pa・s(25℃で振動型粘度計にて測定した値)であればよく、35~250Pa・sが好ましく、38~200Pa・sがより好ましい。
一般にポリマーの粘度は、ポリマーの分子量が高くなると大きくなることから、コーティング材が当該適正な粘度を備えるうえでは、コーティング材であるポリマーの数平均分子量(Mn)が例えば800~15,000であることが好ましく、1,000~14,000がより好ましく、1,200~13,000がさらに好ましい。なお、数平均分子量(Mn)が18,000以上であると、粘度が高くなるがゆえ、発芽可能な温度条件においてコーティング層が種子から剥離することが困難になる虞がある。すなわち、通常の
傾向としては、分子量を小さくすることにより粘度を低くすれば、Tgと軟化温度との温度差を小さく制御することが可能であり、分子量を大きくすることにより粘度を高くすれば、Tgと軟化温度との温度差を大きく制御することが可能である。
このように、コーティング材の粘度調整方法の一つとしてポリマーの分子量を制御することが挙げられ、例えばポリマー調製時に分子量の制御が可能なリビングカチオン重合を用いることで、分子量制御の実現を図ることができる。すなわち、本発明に係るコーティング材のポリマーは、リビングカチオン重合体とすることができる。なお勿論、ポリマーの調製にあたり、アニオン重合、リビングアニオン重合、カチオン重合、フリーラジカル重合、及びリビングラジカル重合等の一般に用いられる重合方法を用いることができる。
また本発明に係るコーティング材(ポリマー)は、その分子量分布(Mw/Mn)が2.0以下であることが好ましく、例えば1.5以下、また1.2以下であることが好ましい。
なお、上記数平均分子量(Mn)並びに分子量分布(Mw/Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算にて得られる値を採用することができる。
(viscosity, number average molecular weight)
In the coated seeds of the present invention, setting the softening temperature is important as the main factor for controlling the peeling of the coating layer from the seeds, but setting the viscosity and number average molecular weight of the coating material can also be considered as secondary factors.
For example, in order for the coating layer to peel off from the seeds, it is desirable for the coating material to have an appropriate viscosity in a softened state. That is, even if the coating material (polymer) reaches the glass transition temperature (Tg) described below, if the viscosity is high, the fluidity will be low, which may hinder the coating material from peeling off from the seeds.
In the present invention, the viscosity at 25°C can be used as an index of the viscosity at which the softened coating layer can be peeled off from the seeds. Specifically, the viscosity of the coating material (polymer) may be 30 to 300 Pa·s (value measured with a vibration type viscometer at 25°C), preferably 35 to 250 Pa·s, and more preferably 38 to 200 Pa·s.
Generally, the viscosity of a polymer increases as the molecular weight of the polymer increases. Therefore, in order for the coating material to have the appropriate viscosity, the number-average molecular weight (Mn) of the polymer used as the coating material is preferably 800 to 15,000, more preferably 1,000 to 14,000, and even more preferably 1,200 to 13,000. Note that if the number-average molecular weight (Mn) is 18,000 or higher, the viscosity increases, which may make it difficult for the coating layer to peel from the seeds under temperature conditions that allow germination. In other words, the general trend is that if the viscosity is reduced by decreasing the molecular weight, it is possible to reduce the temperature difference between the Tg and the softening temperature, and if the viscosity is increased by increasing the molecular weight, it is possible to reduce the temperature difference between the Tg and the softening temperature.
Thus, one method for adjusting the viscosity of a coating material is to control the molecular weight of the polymer. For example, molecular weight control can be achieved by using living cationic polymerization, which allows molecular weight control during polymer preparation. That is, the polymer of the coating material according to the present invention can be a living cationic polymer. Of course, commonly used polymerization methods such as anionic polymerization, living anionic polymerization, cationic polymerization, free radical polymerization, and living radical polymerization can be used to prepare the polymer.
The coating material (polymer) according to the present invention preferably has a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 2.0 or less, for example, 1.5 or less, or preferably 1.2 or less.
The number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) may be values obtained by gel permeation chromatography (GPC) in terms of polystyrene.
(ガラス転移温度)
ガラス転移温度(Tg)はポリマー主鎖のミクロブラウン運動の凍結温度、すなわち、コーティング材がガラス状態から粘性状態へと変化しはじめる温度であり、ポリマーの軟化のしやすさを示す指標となる物性値である。本発明において、コーティング材が“軟化(コーティング層の剥離が進行する)”状態に至る前段階として、固化状態(凍結状態)から解放された状態(粘性状態)を経ることが想定される。つまりは、固化したコーティング材(ポリマー)が軟化して種子から剥離するうえでは、少なくともコーティング材であるポリマーがガラス転移温度に達して、凍結状態から粘性状態へと転移していることが必要といえる。
こうした観点から本願発明では、コーティング材料であるポリマーのガラス転移温度(Tg)を考慮したとき、その下限値は、少なくとも-35℃以上あればよく、-10℃以上が好ましく、-3℃以上がより好ましく、0℃以上がさらに好ましい。また、Tgの上限値は、気温が上昇した春先の発芽に適した温度で剥離を進行させる観点からは、10℃以下であればよく、7℃以下が好ましく、5℃以下がより好ましい。なお、霜害のリスク回避を考慮すると、発芽間もないてん菜の幼苗が霜害に対する耐性が低いことを踏まえて、播種する環境の温度を考慮してTgの上限を決定することができ、例えば、北海道十勝地方における5月上旬などのように、地中温度が10~15℃に達する時期に発芽させることを目標にする場合には、Tgの上限を13℃とすることもできる。
(glass transition temperature)
The glass transition temperature (Tg) is the freezing temperature of the micro-Brownian motion of the polymer main chain, i.e., the temperature at which the coating material begins to change from a glassy state to a viscous state, and is a physical property that serves as an index of the ease with which the polymer softens. In the present invention, it is assumed that the coating material passes through a state in which it is released (viscous state) from a solidified (frozen state) as a preliminary stage before reaching a "softened" state (where peeling of the coating layer progresses). In other words, for the solidified coating material (polymer) to soften and peel off from the seed, it is necessary for at least the polymer of the coating material to reach the glass transition temperature and transition from a frozen state to a viscous state.
From this perspective, in the present invention, when the glass transition temperature (Tg) of the polymer used as the coating material is taken into consideration, the lower limit thereof should be at least −35° C. or higher, preferably −10° C. or higher, more preferably −3° C. or higher, and even more preferably 0° C. or higher. Furthermore, from the viewpoint of promoting peeling at a temperature suitable for germination in early spring when the air temperature has risen, the upper limit of Tg should be 10° C. or lower, preferably 7° C. or lower, and more preferably 5° C. or lower. Taking into consideration the risk of frost damage, the upper limit of Tg can be determined taking into account the temperature of the sowing environment, given that newly germinated sugar beet seedlings have low resistance to frost damage. For example, if the goal is to germinate the seeds in early May in the Tokachi region of Hokkaido, when the underground temperature reaches 10 to 15° C., the upper limit of Tg can be set to 13° C.
さて、2以上のモノマーから構成される共重合体のガラス転移温度(θ)は計算式に従って理論値を求めることができ、例えばモノマー2種から構成される共重合体の場合には、下記のFoxの式により、各共重合モノマーA、Bの単独重合体(ホモポリマー)のTg(θ1、θ2)と各共重合モノマーの組成比率(C1、C2)に基づいて理論的に求めることが出来る。
1/θ=c1/θ1+c2/θ2
すなわち、後述のアルキル基を骨格に有するビニルエーテル(モノマーA)と、環状炭化水素を有するビニルエーテル(モノマーB)との共重合体のガラス転移温度は、モノマーAのホモポリマーのTg(A)、モノマーBのホモポリマーのTg(B)、そしてモノマーAとモノマーBの組成比率から算出することが可能となる。
The theoretical value of the glass transition temperature (θ) of a copolymer constituted by two or more monomers can be calculated according to a calculation formula. For example, in the case of a copolymer constituted by two types of monomers, the glass transition temperature (θ) can be theoretically calculated using the following Fox formula based on the Tg (θ1, θ2) of the homopolymer (homopolymer) of each copolymerizable monomer A and B and the composition ratio (C1, C2) of each copolymerizable monomer.
1/θ=c1/θ1+c2/θ2
That is, the glass transition temperature of a copolymer of a vinyl ether having an alkyl group in its skeleton (monomer A) and a vinyl ether having a cyclic hydrocarbon (monomer B), which will be described later, can be calculated from Tg(A) of the homopolymer of monomer A, Tg(B) of the homopolymer of monomer B, and the composition ratio of monomer A to monomer B.
例えば、図1に示すように、ポリ(n-ブチルビニルエーテル)(poly(NBVE);Tg=-56℃の原料モノマーと、ポリ(トリシクロデカンビニルエーテル)(poly(TCDVE);Tg=105℃の原料モノマーとを共重合させて得られる共重合体のTgは、上記Foxの式に従いTCDVE分率(あるいはNBVE分率)によって制御
できることが報告されている(非特許文献1)。図1中、黒丸(●)はモル分率にて算出したTgの理論値を、白丸(○)は質量分率にて算出したTgの理論値をそれぞれ示す。
当該式によれば、NBVE:TCDVE=5.8:4.2~7.2:2.8(モル比)において、共重合体の理論上のTgは-10.2℃~12.5℃の範囲となる。また、ポリ(n-デシルビニルエーテル)(NDVE);Tg=-62℃の原料モノマーと、ポリ(トリシクロデカンビニルエーテル)(poly(TCDVE);Tg=105℃の原料モノマーとの共重合体では、NDVE:TCDVE=5.8:4.2~7.2:2.8において、理論上のTgは-33.0℃~-15.1℃となる。
For example, as shown in FIG. 1, it has been reported that the Tg of a copolymer obtained by copolymerizing poly(n-butyl vinyl ether) (poly(NBVE); a raw material monomer having a Tg of −56° C.) with poly(tricyclodecane vinyl ether) (poly(TCDVE); a raw material monomer having a Tg of 105° C.) can be controlled by the TCDVE fraction (or the NBVE fraction) according to the Fox formula (Non-Patent Document 1). In FIG. 1, black circles (●) indicate theoretical values of Tg calculated using mole fraction, and white circles (○) indicate theoretical values of Tg calculated using mass fraction.
According to this formula, when the molar ratio of NDVE:TCDVE is 5.8:4.2 to 7.2:2.8, the theoretical Tg of the copolymer is in the range of -10.2°C to 12.5°C. Furthermore, in the case of a copolymer of poly(n-decyl vinyl ether) (NDVE), a raw material monomer with a Tg of -62°C, and poly(tricyclodecane vinyl ether) (poly(TCDVE), a raw material monomer with a Tg of 105°C), the theoretical Tg is -33.0°C to -15.1°C when the molar ratio of NDVE:TCDVE is 5.8:4.2 to 7.2:2.8.
他方で、Tgはコーティング層が種子から剥離できる状態へ転移したことを示す1つの指標とはなるものの、ポリマーの流動性を示す温度ではなく、コーティング層が所定温度で種子から剥離することを示す指標としては、前述した軟化温度の方がより直接的である。また、Tgと前述の軟化温度は必ずしも相関しない。なお、Tgの測定においては、示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry:DSC)やTMAを用いることができる。 On the other hand, while Tg is one indicator of when the coating layer has transitioned to a state where it can be peeled off from the seed, the softening temperature mentioned above is a more direct indicator of whether the coating layer will peel off from the seed at a given temperature, rather than a temperature that indicates the fluidity of the polymer. Furthermore, Tg and the softening temperature mentioned above do not necessarily correlate. Note that Tg can be measured using differential scanning calorimetry (DSC) or TMA.
(ポリマーの種類)
本願発明においてコーティング材として用いられるポリマーは、いわゆる疎水性ポリマーであり種子に被覆され固化した状態(ポリマー層)において、当該ポリマーからなる層への水の浸透による種子の吸水を防ぐとともに、所定の温度でポリマー層が軟化した際に一定の粘性(流動性)を備えることによって、被覆した種子から剥離する性質を備えるものであれば、特に限定されない。上述したように「疎水性ポリマー」は水との親和性が低いポリマーを指し、疎水性構造を有するポリマーを挙げることができる。前記疎水性構造としては、非極性基、非極性骨格等が挙げられ、特に、炭化水素基、環状炭化水素基、炭化水素主鎖等が挙げられる。また、疎水性構造を有するモノマー(疎水性モノマー)を構成単位とする共重合体も、疎水性ポリマーに含むことができる。
(Type of polymer)
The polymer used as the coating material in the present invention is a so-called hydrophobic polymer. When coated on seeds and solidified (polymer layer), it prevents the seeds from absorbing water due to water penetration into the polymer layer, and when the polymer layer softens at a predetermined temperature, it has a certain viscosity (fluidity) that allows it to be peeled off from the coated seeds. As mentioned above, "hydrophobic polymer" refers to a polymer with low affinity for water, and includes polymers with a hydrophobic structure. Examples of the hydrophobic structure include nonpolar groups and nonpolar skeletons, particularly hydrocarbon groups, cyclic hydrocarbon groups, and hydrocarbon main chains. Furthermore, copolymers whose constituent units are monomers with hydrophobic structures (hydrophobic monomers) can also be included in the hydrophobic polymer.
(疎水性ポリマー)
上記性質を備える疎水性ポリマーとして、下記一般式(1)に示す2種の繰り返し単位からなるビニルエーテル系共重合体を用いることができる。当該式中のpは2~95、qは2~38、mはアルキレン基の数であって0~1の整数を表す(すなわち単結合またはメチレン基を表す)。またpとqはp:q=5.8:4.2~7.2:2.8を満たし、好ましくはp:q=6:4~7:3の範囲とすることができる。
A vinyl ether copolymer consisting of two types of repeating units represented by the following general formula (1) can be used as a hydrophobic polymer having the above properties. In this formula, p is 2 to 95, q is 2 to 38, and m is the number of alkylene groups and represents an integer of 0 to 1 (i.e., a single bond or a methylene group). Furthermore, p and q satisfy the relationship p:q=5.8:4.2-7.2:2.8, and preferably fall within the range of p:q=6:4-7:3.
一般式(1)中のR1は、炭素原子数数が3~10のアルキル基であって、具体的にはn-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等の直鎖状アルキル基の他、イソプロピル基、イソブチル基、t-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、イソヘキシル基、イソヘプチル基、イソオクチル基、2-エチルヘキシル基、イソノニル基、イソデシル基等の分岐鎖状アルキル基を表すものとすることができる。 R 1 in general formula (1) is an alkyl group having 3 to 10 carbon atoms, and specifically can represent a linear alkyl group such as an n-propyl group, an n-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, an n-nonyl group, or an n-decyl group, as well as a branched alkyl group such as an isopropyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, an isohexyl group, an isoheptyl group, an isooctyl group, a 2-ethylhexyl group, an isononyl group, or an isodecyl group.
一般式(1)中のR2は、炭素原子数が10~15の脂環式基を基本骨格とする環状炭化水素基であれば特に制限はなく、下記式(2)で表されるトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、式(3)又は式(4)で表されるトリシクロデセニル基、式(5)又は式(6)で表されるペンタシクロペンタデシル基を好ましく用いることができる。なお各式中、*は結合手を表す。
上記ビニルエーテル系共重合体は、上記R1(アルキル基)を有するビニルエーテル(モノマーA)と、R2(脂環式基)を有するビニルエーテル(モノマーB)とを溶媒中で重合することにより、製造することができる。
重合方法の一態様として、例えば各モノマー及び重合体を溶解するトルエン、キシレンなどの芳香族系炭化水素溶剤や塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素中で重合を実施するリビングカチオン重合などが採用される。リビングカチオン重合は、重合度を容易に制御することが可能であり、分子量分布が狭い重合物を得る方法として有用である。これにより、共重合体の分子量の制御が可能となり、コーティング材の粘性の調整を容易に行うことができる。その他にアニオン重合、リビングアニオン重合、カチオン重合、フリーラジカル重合、及びリビングラジカル重合等の一般に用いられる重合方法を用いることができる。
The vinyl ether copolymer can be produced by polymerizing a vinyl ether (monomer A) having the above-mentioned R 1 (alkyl group) and a vinyl ether (monomer B) having R 2 (alicyclic group) in a solvent.
One embodiment of the polymerization method is living cationic polymerization, in which polymerization is carried out in an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene or xylene, or a halogenated hydrocarbon such as methylene chloride, which dissolves the monomers and polymers. Living cationic polymerization allows for easy control of the degree of polymerization and is useful as a method for obtaining polymers with narrow molecular weight distributions. This allows for control of the molecular weight of the copolymer, making it easy to adjust the viscosity of the coating material. Other commonly used polymerization methods that can be used include anionic polymerization, living anionic polymerization, cationic polymerization, free radical polymerization, and living radical polymerization.
モノマーAは、炭素原子数が3~10のアルキル基を有するビニルエーテルであれば特に制限はなく、例えばn-プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、n-ペンチルビニルエーテル、n-ヘキシルビニルエーテル、n-ヘプチルビニルエーテル、n-オクチルビニルエーテル、n-ノニルビニルエーテル、n-デシルビニルエーテル等の直鎖状アルキル基を有するビニルエーテルの他、イソプロピルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、t-ブチルビニルエーテル、イソペンチルビニルエーテル、ネオペンチルビニルエーテル、イソヘキシルビニルエーテル、イソヘプチルビニルエーテル、イソオクチルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル、イソノニルビニルエーテル、イソデシルビニルエーテル等の分岐鎖状のアルキル基を有するビニルエーテルを挙げることができる。 Monomer A is not particularly limited as long as it is a vinyl ether having an alkyl group with 3 to 10 carbon atoms. Examples include vinyl ethers having a linear alkyl group such as n-propyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, n-pentyl vinyl ether, n-hexyl vinyl ether, n-heptyl vinyl ether, n-octyl vinyl ether, n-nonyl vinyl ether, and n-decyl vinyl ether, as well as vinyl ethers having a branched alkyl group such as isopropyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether, t-butyl vinyl ether, isopentyl vinyl ether, neopentyl vinyl ether, isohexyl vinyl ether, isoheptyl vinyl ether, isooctyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, isononyl vinyl ether, and isodecyl vinyl ether.
モノマーBは、脂環式基を基本骨格とする環状炭化水素基を有するビニルエーテルであれば特に制限はなく、例えば8-トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンビニルエーテル(式(2-1))、8-トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンモノメチルビニ
ルエーテル(式(2-2))、8-トリシクロデセンビニルエーテル(式(3-1)、式(3-2))、8-トリシクロデセンモノメチルビニルエーテル、8-ペンタシクロペンタデカンビニルエーテル(式(5-1)、式(6-1))、8-ペンタシクロペンタデカンモノメチルビニルエーテル(式(5-2)、式(6-2))、8-ペンタシクロペンタデセンビニルエーテル、8-ペンタシクロペンタデセンビニルエーテルトリシクロデセンモノメチルビニルエーテルを挙げることができる。なお、これらのビニルエーテルは、特許第4136886号明細書に記載の方法に基づいて合成することができる。
(コーティング種子)
本発明に使用する種子としては特に限定されず、例えば蔬菜類、花卉類、牧草類、穀類及び工芸作物類、樹木類などの種子が挙げられ、より具体的には以下のものが挙げられる。
蔬菜類の種子としては、例えばキュウリ、メロン、カボチャ等のウリ科の種子、例えばナス、トマト等のナス科の種子、例えばエンドウ、インゲン等のマメ科の種子、例えばタマネギ、ネギ等のユリ科の種子、例えば、カブ、ハクサイ、キャベツ、ブロッコリー、ハナヤサイ等のブラシカ属及びダイコンなどのアブラナ科の種子、例えばニンジン、セロリ等のセリ科の種子、例えばゴボウ、レタス、シュンギク等のキク科の種子、例えばシソ等のシソ科の種子、例えばホウレンソウ等のヒユ科の種子等が挙げられる。
花卉類の種子としては、例えばハボタン、ストック、アリッサム等のアブラナ科の種子、例えばロベリア等のキキョウ科の種子、例えばアスター、ジニア、ヒマワリ等のキク科の種子、例えばデルフィニウム等のキンポウゲ科の種子、例えばキンギョソウ等のゴマノハグサ科の種子、例えばプリムラ等のサクラソウ科の種子、例えばベゴニア等のシュウカイドウ科の種子、例えばサルビア等のシソ科の種子、例えばパンジー、ビオラ等のスミレ科の種子、例えばペチュニア等のナス科の種子、例えばユーストマ等のリンドウ科の種子等が挙げられる。
牧草類の種子としては、例えば、チモシー(オオアワガエリ)、イタリアンライグラス(ネズミムギ)、バーミューダグラス(ギョウギシバ)、オーツヘイ(燕麦)、スーダングラス、クレイングラス、フェスク、及び、オーチャードグラス(カモガヤ)の種子が挙げられる。
穀類の種子としては、例えば、イネ、オオムギ、コムギ、ダイズ、アワ、ソバ、ヒエ及びキビが挙げられる。
工芸作物類の種子としては、例えば、テンサイなどのヒユ科の種子、タバコなどのナス科種子、ナタネなどのアブラナ科種子、イグサ等のイネ科の種子が挙げられる。
樹木類の種子としては、サツキ、クヌギ、スギ、ヒノキ、ナラ、ブナ、マツ、ツツジ類などの種子が挙げられる。
(coated seeds)
The seeds used in the present invention are not particularly limited, and examples thereof include seeds of vegetables, flowers, pasture plants, grains, industrial crops, trees, etc., and more specifically, the following seeds are included:
Examples of vegetable seeds include seeds of the Cucurbitaceae family, such as cucumber, melon, pumpkin, etc.; seeds of the Solanaceae family, such as eggplant and tomato, seeds of the Legume family, such as pea and kidney bean, seeds of the Liliaceae family, such as onion and leek, seeds of the Brassica family, such as turnip, Chinese cabbage, cabbage, broccoli, and cauliflower, and seeds of the Brassica family, such as radish, seeds of the Apiaceae family, such as carrot and celery, seeds of the Asteraceae family, such as burdock, lettuce, and garland chrysanthemum, seeds of the Lamiaceae family, such as perilla, and seeds of the Amaranthaceae family, such as spinach.
Examples of flowering plant seeds include seeds of the Brassicaceae family such as snapdragon, stock, and alyssum; seeds of the Campanulaceae family such as lobelia; seeds of the Asteraceae family such as aster, zinnia, and sunflower; seeds of the Ranunculaceae family such as delphinium; seeds of the Scrophulariaceae family such as snapdragon; seeds of the Primulaceae family such as primula; seeds of the Begoniaceae family such as begonia; seeds of the Lamiaceae family such as salvia; seeds of the Violaceae family such as pansy and viola; seeds of the Solanaceae family such as petunia; and seeds of the Gentianaceae family such as eustoma.
Examples of grass seeds include seeds of timothy (timothy grass), Italian ryegrass (ryegrass), bermudagrass (cynodont), oat hay (oats), sudangrass, kraine grass, fescue, and orchardgrass (dactylis glomerata).
Examples of cereal seeds include rice, barley, wheat, soybean, foxtail millet, buckwheat, barnyard millet, and millet.
Examples of seeds of industrial crops include seeds of Amaranthaceae such as sugar beet, seeds of Solanaceae such as tobacco, seeds of Brassicaceae such as rapeseed, and seeds of Gramineae such as rush.
Examples of tree seeds include seeds of azalea, oak, cedar, cypress, Japanese oak, beech, pine, and azalea.
本発明のコーティング種子の製造方法は特に限定されず、たとえば公知の造粒機のような装置を利用することができる。
具体的には、流動装置や噴流装置により、種子を流動状態にしたり、回転パン、回転ドラムなどの転動装置により種子を転動状態とし、ここに本発明に係るコーティング材(ビニルエーテル系共重合体)の溶融液または溶液を滴下、噴霧等の方法で当該種子に添加し、その表面を被覆すればよい。
The method for producing the coated seeds of the present invention is not particularly limited, and for example, a known device such as a granulator can be used.
Specifically, the seeds may be fluidized using a fluidizer or a jet device, or may be tumbled using a rolling device such as a rotating pan or a rotating drum, and a molten liquid or solution of the coating material (vinyl ether copolymer) according to the present invention may be added to the seeds by dropping, spraying, or other methods to coat the surfaces of the seeds.
本発明のコーティング種子の播種方法は、本発明の効果を得る特性上、すなわち、播種作業時にコーティング材が種子から剥離することを防止する観点から、コーティング材の軟化温度未満、好ましくはTg未満で播種する限り、特に限定されない。例えば、土壌表面に播種するのみの方法、土壌表面に播種してから覆土する方法、土壌表面に播種してから土壌と混和する方法、土を充填した紙筒などの育苗用ポットへ播種してから覆土する方法などが挙げられる。また土壌の種類は、上記した種子がそれぞれ一般的に適用される種類のものであれば特に限定されない。 The sowing method for the coated seeds of the present invention is not particularly limited, as long as the seeds are sown below the softening temperature of the coating material, preferably below its Tg, in order to obtain the effects of the present invention, i.e., to prevent the coating material from peeling off from the seeds during sowing. Examples include a method in which the seeds are simply sown on the soil surface, a method in which the seeds are sown on the soil surface and then covered with soil, a method in which the seeds are sown on the soil surface and then mixed with soil, and a method in which the seeds are sown in seedling pots such as paper tubes filled with soil and then covered with soil. The type of soil is also not particularly limited, as long as it is of a type that is generally applicable to the above-mentioned seeds.
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に示す。ただし本発明は、これらの実施例及び比較例によって何ら制限されるものではない。 The present invention will be further illustrated by the following examples. However, the present invention is not limited in any way by these examples and comparative examples.
[製造例1]種子コーティング用ポリマーの調製
粘度の異なるポリマーを調製するべく、目標分子量1,000、5,000、10,000、10,000以上の4種類の分子量の異なるコポリマーを、下記手順にて調製した。
また、コポリマーのTgが5~10℃になるように、前述の図1に示すTCDVE分率とTgの関係図から、共重合体組成をNBVE(n-ブチルビニルエーテル):TCDVE(トリシクロデカンビニルエーテル)=6:4、7:3のモル比の2種類に決定し、下記手順にて、表1に示す種々のコポリマーを調製した。なおまたTCDVEのホモポリマーもあわせて調製した。
[Production Example 1] Preparation of seed coating polymers In order to prepare polymers with different viscosities, four copolymers with different molecular weights, target molecular weights of 1,000, 5,000, 10,000, and 10,000 or more, were prepared by the following procedure.
Furthermore, based on the relationship between the TCDVE fraction and Tg shown in Figure 1, two copolymer compositions were determined, with molar ratios of NBVE (n-butyl vinyl ether):TCDVE (tricyclodecane vinyl ether) = 6:4 and 7:3, so that the Tg of the copolymer would be 5 to 10°C, and various copolymers shown in Table 1 were prepared according to the following procedure. A homopolymer of TCDVE was also prepared.
<ポリマー調製方法>
n-ブチルビニルエーテル(NBVE、液状モノマー、富士フイルム和光純薬(株))、トリシクロデカンビニルエーテル(TCDVE、液状モノマー、丸善石油化学(株))、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル(BF3OEt2(液状))、塩化水素溶液(HCl;Aldrich社、4.0M 1,4-ジオキサン溶液)をそれぞれアンプルに小分けし、冷蔵庫で保存し、下記製造において用いた。
また塩化亜鉛溶液(ZnCl2;Aldrich社、1.0M ジエチルエーテル溶液)、ジエチルエーテル((C2H5)2O、富士フイルム和光純薬(株)、超脱水)、トルエン(C6H5CH3、富士フイルム和光純薬(株)、超脱水)は、それぞれ市販品を有機溶媒精製装置を用いて水分を除去・精製して、下記製造において使用した。
<Polymer Preparation Method>
n-Butyl vinyl ether (NBVE, liquid monomer, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), tricyclodecane vinyl ether (TCDVE, liquid monomer, Maruzen Petrochemical Co., Ltd.), boron trifluoride diethyl etherate (BF 3 OEt 2 (liquid)), and hydrogen chloride solution (HCl; Aldrich, 4.0 M 1,4-dioxane solution) were each dispensed into ampoules, stored in a refrigerator, and used in the following production.
Furthermore, zinc chloride solution (ZnCl 2 ; Aldrich, 1.0 M diethyl ether solution), diethyl ether ((C 2 H 5 ) 2 O, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., ultra-dehydrated), and toluene (C 6 H 5 CH 3 , Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., ultra-dehydrated) were each commercially available products, and water was removed and purified using an organic solvent purification apparatus before being used in the following production.
三方コックを付けたナス型フラスコに窒素を流しながらヒーティングガンでベーキングし、無水反応系に備えた。ここに後述する液状モノマー、開始剤(溶液)、活性化剤溶液を所定の濃度となるように加え、反応に供した。
詳細には、表1に示す所定のモル比とした液状モノマー(13.5ml)を入れたナス型フラスコを-30℃にて冷却した後、開始剤(BF3OEt2/1.5ml)を加え、重合溶液とした(製法A)。
または、表1に示す所定のモル比とした液状モノマー(12.0ml)に開始剤溶液(HCl溶液/1.5ml)と活性化剤溶液(ZnCl2溶液/1.5ml)をこの順番で加え、重合溶液とした(製法B)。
このように重合溶液15mlのスケールにて重合を行った後、アンモニア水を少量加えた水を2mL加えることで重合を停止した。
その後、得られたポリマーを少量のTHFに溶かして大量(~800ml)のメタノールに加え再沈殿させることでポリマーを精製し、目的とするポリマー(コーティング材)を得た。
得られたポリマーの分子量、ガラス転移温度及び軟化温度を以下の手順に従い測定した。
A three-way stopcock-equipped eggplant-shaped flask was baked with a heating gun while flowing nitrogen to prepare an anhydrous reaction system. The liquid monomer, initiator (solution), and activator solution (described below) were added to the flask to achieve the desired concentrations, and the reaction was carried out.
Specifically, a recovery flask containing liquid monomers (13.5 ml) in a predetermined molar ratio shown in Table 1 was cooled to −30° C., and then an initiator (BF 3 OEt 2 /1.5 ml) was added to prepare a polymerization solution (Production Method A).
Alternatively, an initiator solution (HCl solution/1.5 ml) and an activator solution (ZnCl2 solution/1.5 ml ) were added in this order to liquid monomers (12.0 ml) in a predetermined molar ratio shown in Table 1 to prepare a polymerization solution (Production Method B).
After carrying out the polymerization in this manner on a scale of 15 ml of polymerization solution, the polymerization was stopped by adding 2 mL of water containing a small amount of aqueous ammonia.
The resulting polymer was then dissolved in a small amount of THF and added to a large amount (up to 800 ml) of methanol to cause reprecipitation, thereby purifying the polymer and obtaining the target polymer (coating material).
The molecular weight, glass transition temperature and softening temperature of the resulting polymer were measured according to the following procedures.
(試験例1)ポリマーの分子量測定
得られたポリマーの数平均分子量(Mn)と分子量分布(Mw/Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、標準ポリスチレン(分子量:96,400、37,900、18,100、9,100、5,870、2,670、1,050、500)から作成した検量線により算出した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)
ポンプ:HITACHI l-7100
示差屈折計:TOSOH RI-8020
紫外可視分光計:SHIMADZU SPD-10a
カラム:Shodex LF-802、Shodex LF-804(3本)
溶媒:THF
流速:1.0ml/min(40.0℃)
(Test Example 1) Measurement of Molecular Weight of Polymer The number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the obtained polymer were calculated using gel permeation chromatography (GPC) using a calibration curve prepared from standard polystyrene (molecular weights: 96,400, 37,900, 18,100, 9,100, 5,870, 2,670, 1,050, and 500).
Gel permeation chromatography (GPC)
Pump: HITACHI l-7100
Differential refractometer: TOSOH RI-8020
UV-visible spectrometer: SHIMADZU SPD-10a
Columns: Shodex LF-802, Shodex LF-804 (3 columns)
Solvent: THF
Flow rate: 1.0ml/min (40.0°C)
(試験例2)ポリマーのガラス転移温度(Tg)測定
得られたポリマーのガラス転移温度(Tg)を、示差走査熱量測定(DSC)により決定した。装置にはSHIMADZU DSC-60を使用し、アルミニウムのサンプルパンを用い、窒素雰囲気下で測定した。1回目の昇温、降温速度は10℃/minで、2回目の昇温、降温速度は5℃/minで測定した。解析にはセカンドヒーティングミッドポイントのデータを用いた。
(Test Example 2) Measurement of Glass Transition Temperature (Tg) of Polymer The glass transition temperature (Tg) of the obtained polymer was determined by differential scanning calorimetry (DSC). A Shimadzu DSC-60 was used as the apparatus, and an aluminum sample pan was used in the measurement under a nitrogen atmosphere. The first heating and cooling rate was 10°C/min, and the second heating and cooling rate was 5°C/min. Data from the midpoint of the second heating was used for analysis.
(試験例3)ポリマーの軟化温度の測定
得られたポリマーをDSC測定用のクリンプセル(アルミパンφ5.8mm×高さ1.5mm)に、該セルの上縁まで擦り切りいっぱい詰めた。なお、充填時に液状であったポリマーはそのまま、充填時に固体あるいは粘度が高いポリマーは約60℃まで加熱した後、クリンプセルに充填した。これを-20℃に設定した温度コントロールユニット(TOB-1000,ハヤシレピック株式会社)に乗せ、重さ0.21gの略Y字形状のステンレス棒を、Y字が上向きとなるように、前記ポリマーの中央部に前記セルの底に接するように突き刺して立てた(図2参照)。前記略Y字のステンレス棒は、全体の長さ2.1cm、取っ手部の長さ0.9cm、取っ手部の底面:1.0mm×0.7mm(略長方形)、枝分かれ部の股部から枝分かれ部の上面までの長さ1.2cm、枝分かれ部の厚み0.7mm、枝分かれ部の上面間の距離0.85cmであった。
前記温度コントロールユニットの温度を-20℃から徐々に上げ、前記ステンレス棒が
完全に倒れ、該ステンレス棒がポリマーに接したような状態となった瞬間に、アルミパン中のポリマーの表面温度を赤外線放射温度計(SK-8900,(株)佐藤計量器製作所)で測定し、軟化温度とした。
Test Example 3: Measurement of Softening Temperature of Polymer The obtained polymer was filled into a crimp cell for DSC measurement (aluminum pan φ5.8 mm × height 1.5 mm) until it was leveled to the upper edge of the cell. Polymers that were liquid when filled were left as they were, while polymers that were solid or had high viscosity when filled were heated to approximately 60°C and then filled into the crimp cell. This was placed on a temperature control unit (TOB-1000, Hayashi Repic Co., Ltd.) set at -20°C, and a roughly Y-shaped stainless steel rod weighing 0.21 g was thrust into the center of the polymer so that it was in contact with the bottom of the cell, with the Y pointing upward (see Figure 2). The approximately Y-shaped stainless steel rod had an overall length of 2.1 cm, a handle length of 0.9 cm, a bottom surface of the handle: 1.0 mm x 0.7 mm (approximately rectangular), a length from the crotch of the branched portion to the top surface of the branched portion of 1.2 cm, a thickness of the branched portion of 0.7 mm, and a distance between the top surfaces of the branched portions of 0.85 cm.
The temperature of the temperature control unit was gradually increased from −20° C., and the surface temperature of the polymer in the aluminum pan was measured with an infrared radiation thermometer (SK-8900, Sato Keiryoki Seisakusho Co., Ltd.) at the moment when the stainless steel rod completely fell over and came into contact with the polymer, and this was taken as the softening temperature.
得られたポリマーの分子量(数平均分子量、分子量分布)の測定結果、ガラス転移温度の測定結果、並びに軟化温度の測地結果を表1に示す。なお目標とした数平均分子量(Calc(Mn))とFoxの式より算出した理論上のガラス転移温度(Calc(Tg))をあわせて表1に示す。 The results of measuring the molecular weight (number average molecular weight, molecular weight distribution), glass transition temperature, and softening temperature of the obtained polymer are shown in Table 1. The target number average molecular weight (Calc(Mn)) and the theoretical glass transition temperature (Calc(Tg)) calculated using the Fox formula are also shown in Table 1.
表1に示すように、調製したポリマーの数平均分子量(Mn)は、いずれも計算値に対して高い結果となったが、調製したポリマーの分子量分布(Mw/Mn)は1.08~1.22と狭く、リビング的な重合が進行していることが確認された。
表1に示すように、Tg(測定値)及び軟化温度は、いずれも理論値同様に、TCDVE分率が低くなるほど低くなる傾向が得られた。また共重合体においては、Foxの式による理論値のTgに比べて、Tgの測定値はいずれも低い値を示した。なお同一組成の共重合体においては、分子量によってTg(測定値)及び軟化温度の値は変化した。
As shown in Table 1, the number average molecular weights (Mn) of the prepared polymers were all higher than the calculated values, but the molecular weight distributions (Mw/Mn) of the prepared polymers were narrow, ranging from 1.08 to 1.22, confirming that living polymerization was proceeding.
As shown in Table 1, the measured Tg and softening temperature tended to decrease as the TCDVE fraction decreased, similar to the theoretical values. Furthermore, for copolymers, the measured Tg values were all lower than the theoretical Tg values calculated by Fox's formula. Furthermore, for copolymers with the same composition, the measured Tg and softening temperature varied depending on the molecular weight.
[製造例2]コーティング種子の調製
室温でサンプル瓶に[製造例1]で得た各ポリマーを入れ、そこに未コーティングの種子(テンサイ種子又はタマネギ種子)を加え、薬さじで攪拌し種子を取り出した。取り出した種子を低温下(-20℃)に放置して、ポリマーを硬化し、コーティング種子を得た。
なお高分子量のため粘度が高すぎて種子にコーティングが困難であったポリマー(NBVEとTCVEの組成モル比6:4、Mn=18,700)と、Tgの高いpoly(TCDVE)は、一度ジクロロメタン(CH2Cl2)にポリマーを溶解して粘度を調整してから種子のコーティングに用いた。
得られたコーティング種子を用いて、下記手順に従い、コーティング剥離試験及び発芽試験を実施した。
[Production Example 2] Preparation of coated seeds Each polymer obtained in [Production Example 1] was placed in a sample bottle at room temperature, and uncoated seeds (sugar beet seeds or onion seeds) were added thereto. The seeds were stirred with a medicine spoon and then removed. The removed seeds were left at a low temperature (-20°C) to harden the polymer, and coated seeds were obtained.
The polymer (NBVE and TCVE molar ratio 6:4, Mn = 18,700) that was too viscous for coating seeds due to its high molecular weight, and poly(TCDVE) with a high Tg, were first dissolved in dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) to adjust the viscosity before being used for seed coating.
Using the obtained coated seeds, a coating peeling test and a germination test were carried out according to the following procedures.
(試験例4)コーティング剥離試験
各ポリマーにてコーティングした種子をシャーレに乗せて5℃のインキュベーター(KMH-207、アズワン(株))内で10日間放置した後、インキュベーター内を10℃にして3日間放置した。その後インキュベーター内の温度を20℃とし、種子からのコーティングの剥離を目視にて確認した。
5℃で観測を開始し20℃としてから9日間の観測中に、コーティングが種子から一部でも剥離したものを○、コーティングが剥離せずに完全に残っていたものを×として評価した。得られた結果を表2に示す。
また、観測開始前と観測を開始してから16日経過後(20℃としてから4日目)の剥離状況について、(組成比)NBVE:TCDVE=6:4における、Mn=1,700のコポリマーを用いたコーティング種子(テンサイ種子)の外観を図3(A)に、Mn=18,700のコポリマーを用いたコーティング種子(テンサイ種子)の外観を図3(B)にそれぞれ示す。
(Test Example 4) Coating Peeling Test Seeds coated with each polymer were placed on a petri dish and left in an incubator (KMH-207, AS ONE Corporation) at 5°C for 10 days, and then the temperature inside the incubator was lowered to 10°C and the seeds were left for 3 days. Thereafter, the temperature inside the incubator was lowered to 20°C, and peeling of the coating from the seeds was visually confirmed.
Observation was started at 5°C, and after the temperature was raised to 20°C and observation continued for 9 days, seeds in which even a small amount of coating had peeled off were rated as ◯, whereas seeds in which the coating remained completely intact were rated as ×. The results are shown in Table 2.
Furthermore, the peeling state before and 16 days after the start of observation (four days after the temperature was raised to 20°C) is shown in Figure 3(A) for the coated seeds (sugar beet seeds) using a copolymer with Mn = 1,700 in a composition ratio of NBVE:TCDVE = 6:4, and in Figure 3(B) for the coated seeds (sugar beet seeds) using a copolymer with Mn = 18,700.
図3にも示すように、組成比が6:4のコポリマーを分子量別に比較すると、Mn=1,700のコポリマーは観測開始から16日経過後、すなわち20℃としてから4日にて完全な剥離が確認できた(図3(A))。しかし、Mn=18,700のコポリマーは20℃とした後においても剥離を確認できず、すなわち観測開始から16日経過後(20℃としてから4日)では剥離を確認できず(図3(B))、観測開始から32日(20℃としてから20日)以上経過してもコポリマーの剥離を確認できなかった。これら2つのコポリマーのTgの差は約3℃にも関わらず、またこれらコポリマーのTgを大きく上回る20℃という環境下でも、Mn=18,700のコポリマーは種子から剥離しないという結果の一因として、高分子量体のポリマーは高粘度であるため剥離が生じにくく、本発明に係る種子コーティング材としては不向きであったことが考えられる。
ただしTgはポリマー主鎖のミクロブラウン運動の凍結/解放を示す温度であり、Tg自体はポリマーの流動性やその指標となる温度であるとはいえない。本発明では、固化したポリマーが流動性を持ち、液体状態になる温度と定義した軟化温度をポリマーの流動性の指標とすることができる。
表2に示すように、組成比6:4のMn=1,700のコポリマーとMn=18,700のコポリマーの軟化温度は、それぞれ8.2℃と21.0℃であり、Tgの差が3.2℃に対し、軟化温度の差は12.8℃と大きく異なる結果となった。本剥離試験は、Mn=18,700のコポリマーの軟化温度(21℃)以下の条件での実施であったため、当該コポリマーは種子から剥離しなかったと考えられる。
これらの結果より、コーティング材の要求特性として、高分子特有の粘性のため、剥離温度は軟化温度を上回る必要がある、要するに、想定される種子の発芽適温よりも、コーティング材の軟化温度を低く設定することが望ましいとみられることがわかった。
As shown in Figure 3, when copolymers with a composition ratio of 6:4 were compared by molecular weight, the copolymer with Mn = 1,700 was confirmed to have completely peeled off 16 days after the start of observation, i.e., 4 days after heating to 20°C (Figure 3(A)). However, the copolymer with Mn = 18,700 was not confirmed to have peeled off even after heating to 20°C, i.e., 16 days after the start of observation (4 days after heating to 20°C) (Figure 3(B)). Peeling of the copolymer was not confirmed even after 32 days (20 days after heating to 20°C) from the start of observation. Despite the difference in Tg between these two copolymers being approximately 3°C, and even at 20°C, which is significantly higher than the Tg of these copolymers, the copolymer with Mn = 18,700 did not peel off from the seeds. This is thought to be due in part to the fact that high-molecular-weight polymers are difficult to peel off due to their high viscosity, making them unsuitable as seed coating materials for the present invention.
However, Tg is the temperature indicating the freezing/release of the micro-Brownian motion of the polymer main chain, and Tg itself cannot be said to be the temperature that indicates the fluidity of the polymer or an indicator thereof. In the present invention, the softening temperature, which is defined as the temperature at which a solidified polymer retains fluidity and becomes liquid, can be used as an indicator of the fluidity of the polymer.
As shown in Table 2, the softening temperatures of the copolymer with Mn=1,700 and the copolymer with Mn=18,700, both with a composition ratio of 6:4, were 8.2°C and 21.0°C, respectively. The difference in Tg was 3.2°C, while the difference in softening temperature was 12.8°C, which was a large difference. Since this peeling test was carried out below the softening temperature (21°C) of the copolymer with Mn=18,700, it is believed that the copolymer did not peel from the seeds.
These results show that a required characteristic of the coating material is that the peeling temperature must be higher than the softening temperature due to the viscosity inherent in polymers. In other words, it appears desirable to set the softening temperature of the coating material lower than the expected optimum temperature for seed germination.
(試験例5)発芽試験
図4に示すスケジュール(1)~(3)にて、発芽試験を実施した。なお育苗に供した土壌は、固化剤を含まない一般的な育苗培土を使用した。
<非コーティング種子>
(1)ポリマーコーティングしていない種子を水漬けし、3℃に設定したインキュベーター内にて、または室温にて、前記土壌にて育苗し、発芽を確認した(図4:スケジュール(1)参照)。
<コーティング種子>
(2)ポリマーコーティングした種子を前記土壌に播種後、インキュベーター内で3℃で8日間→10℃で4日間→20℃で1~7日間のスケジュールにて昇温させながら育苗し、発芽を確認した(図4:スケジュール(2)参照)。
(3)ポリマーコーティングした種子を前記土壌に播種したポットを水漬けにし、常に吸水させながら(2)と同様のスケジュール(3℃で8日間→10℃で4日間→20℃で1~7日間)で育苗した。スケジュール(2)において20℃にて発芽が確認された期間経過後においても発芽しないサンプルについて、水からポットを引き上げて水漬け状態を解消し、さらに20℃で4日~8日間育苗を続け、発芽を確認した(図4:スケジュール(3)参照)。
(Test Example 5) Germination test A germination test was carried out according to the schedule (1) to (3) shown in Figure 4. The soil used for raising seedlings was a general seedling raising soil containing no solidifying agent.
<Uncoated seeds>
(1) Seeds that were not polymer-coated were soaked in water and grown in the soil in an incubator set at 3°C or at room temperature, and germination was confirmed (see Figure 4: Schedule (1)).
<Coated seeds>
(2) The polymer-coated seeds were sown in the soil and then grown in an incubator while the temperature was raised according to a schedule of 8 days at 3°C, 4 days at 10°C, and 1 to 7 days at 20°C, and germination was confirmed (see Figure 4: Schedule (2)).
(3) The pots containing the polymer-coated seeds sown in the soil were immersed in water, and seedlings were grown under the same schedule as in (2) (8 days at 3°C, 4 days at 10°C, and 1 to 7 days at 20°C) while constantly absorbing water. For samples that did not germinate after the period during which germination was confirmed at 20°C in schedule (2), the pots were removed from the water to remove the immersion, and seedlings were grown for a further 4 to 8 days at 20°C, and germination was confirmed (see Figure 4: schedule (3)).
非コーティング種子を用いて実施したスケジュール(1)の発芽試験では、3℃で播種してから6日で発芽が確認された。また室温で播種した場合には3日で発芽した。発芽率はいずれの条件においても100%であった。また、本結果より、種子を水漬けし、低温下にさらしても種子の発芽機能が失われることはないことが確認された。 In a germination test conducted according to schedule (1) using uncoated seeds, germination was confirmed six days after sowing at 3°C. Furthermore, when seeds were sown at room temperature, germination occurred three days later. The germination rate was 100% under all conditions. These results also confirmed that soaking seeds in water and exposing them to low temperatures does not result in a loss of seed germination function.
コーティング種子を用い、スケジュール(2)にて実施した発芽試験では、最短で20℃としてから1日(播種してから13日)でNBVEとTCVEの組成モル比6:4、Mn=1,700のコポリマーによるコーティング種子において発芽が確認された。表3に示すように、Mn=1,700のコポリマーによるコーティング種子の発芽率は50%であり、スケジュール(1)(発芽率:100%)と比べ低下するものの、ポリマーコーティングにより種子を死滅させることなく発芽させることが可能であることが確認できた(図5(テンサイ種子)参照)。 In a germination test using coated seeds conducted according to Schedule (2), germination was confirmed in seeds coated with a copolymer of NBVE and TCVE in a molar ratio of 6:4 and Mn = 1,700 within one day (13 days after sowing) after the temperature was raised to 20°C at the earliest. As shown in Table 3, the germination rate of seeds coated with the copolymer of Mn = 1,700 was 50%, which was lower than that of Schedule (1) (germination rate: 100%), but it was confirmed that polymer coating can cause seeds to germinate without killing them (see Figure 5 (sugar beet seeds)).
また、同じ組成モル比と分子量のサンプルをスケジュール(3)にて実施した発芽試験では、スケジュール(2)の発芽期間を経過しても発芽せず、その後水を除いて4日で発芽が確認された。
スケジュール(3)(水漬けあり)とスケジュール(2)(水漬けなし)の温度条件は同じであり、水漬け解消後に通常育苗に切り替えた後に発芽したことから、コーティング材の軟化温度以上の環境下であっても、種子周りの水の存在により種子から疎水性のコーティング材が剥離せず、種子の吸水を完全に阻害することができ、それにより発芽が抑制されたと考えられる。
In addition, in a germination test conducted using a sample with the same molar composition and molecular weight according to schedule (3), germination did not occur even after the germination period for schedule (2) had elapsed, but germination was confirmed four days after the water was removed.
The temperature conditions for Schedule (3) (with water soaking) and Schedule (2) (without water soaking) were the same, and germination occurred after the soaking was removed and seedlings were grown in normal conditions. This suggests that even in an environment above the softening temperature of the coating material, the presence of water around the seeds prevented the hydrophobic coating material from peeling off from the seeds, completely inhibiting water absorption by the seeds, thereby suppressing germination.
また、スケジュール(2)とスケジュール(3)は最終温度(発芽温度)を20℃に設定しているため、軟化温度が20℃を超えるコポリマー(NBVE:TCDVE(モル比)=6:4、Mn=18,700)及びpoly(TCDVE)を用いたコーティング種子では、コーティングが剥離せず発芽しないと予想されたが、表3に示すようにこれらのコーティング材でも発芽を確認できた。
この結果に関して、発芽後に土中を確認したところ、poly(TCDVE)のコーティングが割れて殻のような状態として残っていたことが確認された(図6参照、図6はテンサイ種子を用いたコーティング種子の結果)。このことから、発芽した原因は、種子にコーティングを行う際に粘度の調製に用いたジクロロメタン(CH2Cl2)が、コーティングが固化する際に揮発し、これがコーティングに空隙を生じさせる要因となり、この空隙から種子が吸水し、コーティング材を割って発芽したと考えられる。
In addition, since the final temperature (germination temperature) was set at 20°C in Schedules (2) and (3), it was expected that seeds coated with copolymers (NBVE:TCDVE (molar ratio) = 6:4, Mn = 18,700) and poly(TCDVE), which have softening temperatures above 20°C, would not germinate because the coating would not peel off. However, as shown in Table 3, germination was confirmed even with these coating materials.
Regarding this result, when the soil was checked after germination, it was confirmed that the poly(TCDVE) coating had cracked and remained in a shell-like state (see Figure 6; Figure 6 shows the results for coated seeds using sugar beet seeds). From this, it is thought that the cause of germination was that dichloromethane ( CH2Cl2 ), which was used to adjust the viscosity when coating the seeds, evaporated when the coating solidified, causing voids in the coating, which allowed the seeds to absorb water through these voids, crack the coating material, and germinate.
(試験例6)再コーティングを施したコーティング種子による剥離試験及び発芽試験
試験例5で用いたpoly(TCDVE)によるコーティング種子について、さらにポリマーの塗布と乾燥を繰り返すことにより、コーティング層を厚くしたコーティング種子(2)を作製した。そしてこのコーティング種子(2)を用い、インキュベーター内の温度を1日目から20℃に設定し、剥離試験及び発芽試験を行った。
poly(TCDVE)〔分子量 41,200〕を再度コーティングしたコーティング種子(2)は発芽せず、またコーティング材の剥離も確認できなかった。この結果は、表3に示す前述の発芽の原因が、乾燥時の空隙の発生によるものであることを裏付けるものであった。また、インキュベーター内を25℃に上昇させたが同様に発芽は確認されなかった。
(Test Example 6) Peeling test and germination test using re-coated coated seeds Coated seeds (2) with a thicker coating layer were prepared by repeatedly applying and drying the polymer to the poly(TCDVE) coated seeds used in Test Example 5. The temperature inside the incubator was set to 20°C from the first day, and peeling test and germination test were carried out using these coated seeds (2).
Coated seeds (2), which were re-coated with poly(TCDVE) [molecular weight 41,200], did not germinate, and no peeling of the coating material was observed. This result supports the conclusion that the cause of germination, as described above in Table 3, is due to the generation of voids during drying. Furthermore, when the temperature inside the incubator was raised to 25°C, no germination was observed either.
(試験例7)ポリマーの粘度と剥離の相関を示す試験
ポリマーの粘度と種子からの剥離の相関を示すために、得られたポリマーを用い種子をコーティングし、ポリマーが種子から剥離するか検討した。種子コーティング用ポリマーの調製(調製A)、ポリマーの分子量測定、軟化温度の測定及び、コーティング種子の調製及びコーティング剥離試験は、前述の手順に従い実施した。
またポリマーの粘度は、振動式粘度計((株)セコニック、VM-10A-H型)を用い、25℃の条件で測定した。結果を表4に示す。少なくとも粘度52~184Pa・Sでは、コーティング層の剥離が確認された。
(Test Example 7) Test demonstrating the correlation between polymer viscosity and peeling To demonstrate the correlation between the viscosity of the polymer and peeling from seeds, seeds were coated with the obtained polymer and examined for peeling from the seeds. Preparation of the seed coating polymer (Preparation A), measurement of the polymer's molecular weight, measurement of the softening temperature, preparation of coated seeds, and coating peeling test were carried out according to the procedures described above.
The viscosity of the polymer was measured at 25°C using a vibration viscometer (Seconic Corporation, VM-10A-H model). The results are shown in Table 4. Peeling of the coating layer was confirmed at least at viscosities of 52 to 184 Pa·S.
以上の結果から、本発明に係るコーティング種子の設計において、種子からコーティング材が剥離する温度がコーティング材の軟化温度を上回る(想定される種子の発芽適温よりも、コーティング材の軟化温度を低く設定する)ようにコーティング材を設計することが望ましいこと、また、高分子量のポリマーは高粘度であり、また軟化温度が高い傾向があるため、コーティグ材には適さないことが確認された。
またNBVE:TCDVE(モル比)=6:4である共重合体において、目標分子量:Mn=1,000のポリマーとMn=5,000のポリマーでは軟化温度の差があまりな
いものの、より早く剥離しやすいこと(表2参照)が確認されたことから、組成6:4と7:3の間で軟化温度が同程度の場合にはより低分子量のポリマーとすることが好ましい。
From the above results, it was confirmed that when designing coated seeds according to the present invention, it is desirable to design the coating material so that the temperature at which the coating material peels off from the seed exceeds the softening temperature of the coating material (the softening temperature of the coating material is set lower than the expected optimum temperature for seed germination), and that high molecular weight polymers are not suitable as coating materials because they tend to have high viscosity and high softening temperatures.
Furthermore, in a copolymer with a molar ratio of NBVE:TCDVE = 6:4, although there is not much difference in softening temperature between a polymer with a target molecular weight of Mn = 1,000 and a polymer with Mn = 5,000, it was confirmed that the polymer is easier to peel off quickly (see Table 2). Therefore, when the softening temperatures are similar between compositions of 6:4 and 7:3, it is preferable to use a polymer with a lower molecular weight.
Claims (3)
前記ビニルエーテル系共重合体は、n-ブチルビニルエーテル:トリシクロデカンビニルエーテル=5.8:4.2~7.2:2.8(組成比)の共重合体であり、下記条件にて定義される軟化温度が0.5℃以上であり、Tgが-35℃~13℃であり、数平均分子量が800~15000であること特徴とする、
コーティング種子。
<軟化温度>
前記ビニルエーテル系共重合体をアルミパン(φ5.8mm×高さ1.5mm)に充填し、
円柱形状の取っ手部とその先端に二股状に広がり平らな上面を有する枝分かれ部を有する略Y字形状のステンレス棒(重さ0.21g、ステンレス棒全体の長さ2.1cm、取っ手部の長さ0.9cm、取っ手部の底面:1.0mm×0.7mm(略長方形)、枝分かれ部の股部から枝分かれ部の上面まで長さ1.2cm、枝分かれ部の厚み0.7mm、枝分かれ部の上面間の距離0.85cm)の枝分かれ部を上方に向け、前記共重合体の中央部に突き刺して前記アルミパンの底に接するようにステンレス棒を立て、温度を-20℃から昇温させたとき、
ステンレス棒が完全に倒れた瞬間の前記共重合体の赤外線放射温度計による表面温度を軟化温度とする。 A coated seed having a coating layer made of a vinyl ether copolymer on the surface of the seed,
The vinyl ether copolymer is a copolymer of n-butyl vinyl ether:tricyclodecane vinyl ether=5.8:4.2-7.2:2.8 (composition ratio), characterized in that it has a softening temperature of 0.5°C or higher, a Tg of -35°C to 13°C , and a number average molecular weight of 800 to 15,000 , as defined by the following conditions:
Coated seeds.
<Softening temperature>
The vinyl ether copolymer was filled into an aluminum pan (φ5.8 mm × height 1.5 mm),
A roughly Y-shaped stainless steel rod (weight 0.21 g, total length of stainless steel rod 2.1 cm, length of handle 0.9 cm, bottom of handle: 1.0 mm x 0.7 mm (approximately rectangular), length from crotch of branch to top of branch 0.2 cm, thickness of branch 0.7 mm, distance between tops of branch 0.85 cm) having a cylindrical handle and a branch at its tip that spreads out in two directions and has a flat top surface was thrust into the center of the copolymer with the branch facing upward, and the stainless steel rod was placed in contact with the bottom of the aluminum pan. When the temperature was raised from -20°C,
The surface temperature of the copolymer measured with an infrared radiation thermometer at the moment when the stainless steel rod falls completely is taken as the softening temperature.
請求項1に記載のコーティング種子。 The vinyl ether copolymer has a viscosity of 30 to 300 Pa s at 25°C.
The coated seed according to claim 1.
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