JP2001335705A

JP2001335705A - 合成樹脂組成物

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Publication number: JP2001335705A
Application number: JP2001095570A
Authority: JP
Inventors: Kakushi Maruyama; 覚志丸山; Suminori Tanaka; 住典田中; Masaaki Nishikawa; 正明西川; Satoshi Saito; 智斉藤; Minoru Osugi; 稔大杉
Original assignee: Okura Industrial Co Ltd; Toda Kogyo Corp
Current assignee: Okura Industrial Co Ltd; Toda Kogyo Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2015-09-20
Also published as: JP3713445B2

Abstract

(57)【要約】【目的】合成樹脂として本来の目的に使用した後、焼却
処分する際に、低温、低酸素濃度条件下においても燃焼
速度を維持することができ、また、燃焼時に発生する一
酸化炭素や窒素酸化物量を抑制し、焼却後の残灰や有害
物をできるだけ少なくすることができる合成樹脂組成物
を提供すること、及び廃プラスチックを活用した優れた
燃焼特性を有する燃料を提供すること。【構成】不純物として含まれている全硫黄量が０．８ｗ
ｔ％以下及び全ナトリウム量が０．５ｗｔ％以下であっ
て全硫黄量と全ナトリウム量の合計量が１．０ｗｔ％以
下であり、且つ軸比（長軸径／短軸径）が２以上である
紡錘状酸化鉄粒子又は針状酸化鉄粒子もしくは当該粒子
の混合物を合成樹脂に０．１〜２０ｗｔ％含有させたこ
とを特徴とする合成樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種用途に使用した後
で焼却処分する際に、低温、低酸素濃度条件下において
も燃焼速度を維持することができ、また、燃焼時に発生
する一酸化炭素や窒素酸化物量を抑制し、焼却後の残灰
や有害物をできるだけ少なくすることができる合成樹脂
組成物及び廃プラスチックからなる燃焼特性に優れた燃
料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年生活様式の変化や生活水準、所得水
準の向上等により、新しい商品があふれ、豊かな物質文
化が形成されたが、それにともない工場や家庭から排出
される産業廃棄物、ゴミの量が急増しており、これらの
処理にかんする問題は大きな社会問題ともなってきてい
る。

【０００３】とりわけ、合成樹脂はその優れた機械的、
物理的性質及び成形性から現代社会においては欠くこと
のできない材料としてあらゆる分野で膨大な量が使用さ
れており、それに伴ってその廃棄物の総量も年間数百万
トン以上にものぼっている。したがって、合成樹脂廃棄
物の処理は産業廃棄物、ゴミ処理に関する問題の中でも
特に重要な課題となってきている。また、合成樹脂は人
類に与えられた貴重な資源である石油を原材料としたも
のであることから、一旦使用した後でも再利用あるいは
エネルギー源として活用する技術を確立することが強く
求められている。

【０００４】合成樹脂を含む可燃ゴミの焼却処分に関し
ては、従来から燃焼中に発生する一酸化炭素や窒素酸化
物による大気汚染や焼却後に多量に発生する残灰や燃え
残りを処分する埋め立て地等の不足、残灰中の有害成分
の埋め立て地での漏洩、あるいは有毒なダイオキシンの
生成等の問題に加えて、可燃ゴミ中に燃焼カロリーの高
い合成樹脂廃棄物が多量に含まれている場合には、焼却
炉の炉内温度の上昇の原因となって焼却炉を破損し易い
という問題があった。

【０００５】このような問題を解決するための方法とし
て、例えば低酸素濃度下で燃焼させて窒素酸化物量を抑
制する方法、水を散布しながら燃焼するなどして炉内を
一定温度以下にコントロールし焼却炉の破損を防止する
方法、有害物質を含んでいる残灰を不溶化処理し、さら
にセメント固化してから埋め立て処分する方法等が提案
されている。更に、可燃ゴミと一緒に焼却処分されるプ
ラスチック製ゴミ袋についても、最近、従来のゴミ袋に
代えてポリエチレンに炭酸カルシウムを大量に含有させ
た半透明のゴミ袋を義務づけてゴミの減量化と燃焼カロ
リーの低下を図る自治体もでてきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した理由によって
合成樹脂廃棄物は、従来、焼却処分されるよりもむしろ
埋め立て処分にまわされるのが通例であったが、合成樹
脂からなる各種物品が焼却可能であること及びこれらが
石油を原材料として製造されたものであることから、そ
の使用後には焼却処分して焼却時に発生する熱をエネル
ギー源として有効利用できることが現在各方面から強く
要望されているとことである。したがって、合成樹脂廃
棄物を含む被焼却物を焼却するに当たっては、燃焼時に
発生する一酸化炭素や窒素酸化物量の抑制、焼却炉の破
損の防止と燃え残りや残灰の量をできるだけ少なくする
技術を提供することが当面最も必要とされていることで
あるが、前出公知の方法ではこれらの要求を十分満足す
るものとはいえないものであった。

【０００７】すなわち、低温、低酸素濃度条件下で焼却
すれば燃焼時に発生する窒素酸化物量の抑制と焼却炉の
破損防止には有効であるが燃焼速度の低下や不完全燃焼
による焼却後の残灰や燃え残りが更に増加するという問
題があった。また、炭酸カルシウムを大量にポリエチレ
ン樹脂に含有させた半透明のゴミ袋は、焼却時の焼却炉
内の温度上昇は少なくなるが、焼却後の残灰量が炭酸カ
ルシウム相当量増加するという問題があった。

【０００８】そこで、本発明は、合成樹脂として本来の
目的に使用した後、焼却処分する際に、低温、低酸素濃
度条件下においても燃焼速度を維持することができ、ま
た、燃焼時に発生する一酸化炭素や窒素酸化物量を抑制
し、焼却後の残灰や有害物をできるだけ少なくすること
ができる合成樹脂組成物を提供すること、及び廃プラス
チックを活用した優れた燃焼特性を有する燃料を提供す
ることを技術的課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記技術的課題は、次の
通りの本発明によって解決できる。すなわち、本発明は
不純物として含まれている全硫黄量が０．８ｗｔ％以
下及び全ナトリウム量が０．５ｗｔ％以下であって全硫
黄量と全ナトリウム量の合計量が１．０ｗｔ％以下であ
り、且つ軸比（長軸径／短軸径）が２以上である紡錘状
酸化鉄粒子又は針状酸化鉄粒子もしくは当該粒子の混合
物を合成樹脂に０．１〜２０ｗｔ％含有させたことを特
徴とする合成樹脂組成物、合成樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とするの
合成樹脂組成物、紡錘状酸化鉄粒子又は針状酸化鉄粒子の平均粒子径が
０．０３〜１．０μｍであることを特徴とするの合成
樹脂組成物である。

【００１０】すなわち、不純物としての全硫黄量及び全
ナトリウム量が一定量以下の含水酸化第二鉄粒子又は酸
化鉄粒子もしくは当該粒子の混合物の燃焼触媒機能によ
って、これらの含水酸化第二鉄粒子又は酸化鉄粒子もし
くは当該粒子の混合物を合成樹脂に含有させた合成樹脂
組成物を使用した後で焼却処分する際には、完全燃焼さ
せることが可能となり、その結果、残灰や燃え残りの減
少、排ガス中の一酸化炭素や窒素酸化物量の抑制を図る
ことができることを見いだし本発明に到達した。

【００１１】次に本発明の実施にあたっての諸条件につ
いて述べる。本発明で使用される合成樹脂としては、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポリエ
ステル系樹脂、ポリスチレン、ナイロン、ポリウレタ
ン、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂やフェノール樹脂、
尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の
熱硬化性樹脂が特に制限なく使用できる。これらの中で
も熱可塑性樹脂に本発明を適用するのが後述する含水酸
化第二鉄粒子又は酸化鉄粒子の触媒活性機能が発揮しや
すいので好ましい。特に、低密度ポリエチレン、直鎖状
低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−
酢酸ビニル共重合体等で代表されるポリエチレン系樹脂
やポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂製品は包装
用フィルムとして使用することが多く紙やその他のゴミ
と一緒に廃棄され分別回収することがきわめて困難であ
るので本発明を適用するのが好ましい。また、燃料に用
いられる廃プラスチックとしては上記熱可塑性樹脂から
なる使用済み製品やそれらの製造過程で生じる不適品、
ロス等を意味しており、廃プラスチック中に多少のゴミ
や、土、印刷インク、顔料、接着剤、金属等の異物が混
入しているものであっても何ら差し支えなく使用でき
る。

【００１２】本発明においては不純物としての全硫黄量
が０．８ｗｔ％以下及び全ナトリウム量が０．５ｗｔ％
以下であって、全硫黄量と全ナトリウム量の合計量が
１．０ｗｔ％以下の含水酸化第二鉄粒子及び／又は酸化
鉄粒子を使用する必要がある。この不純物の量が多いと
含水酸化第二鉄粒子及び／又は酸化鉄粒子の燃焼触媒活
性が小さくなって本発明の目的とする燃焼特性を付与す
る効果が少ないので好ましくない。これは、含水酸化第
二鉄粒子及び／又は酸化鉄粒子粉末の不純物のうちの全
硫黄量と全ナトリウム量が粒子と合成樹脂との接触界面
の面積及び面積当たりの燃焼触媒活性の大小を左右する
重要な要因であることに起因するものと推測される。な
お、全硫黄量は、（株）堀場製作所製炭素−硫黄分析
計ＥＭＩＡ−２２００型で測定した値であり、全ナト
リウム量は、セイコー電子工業（株）製誘導結合プラ
ズマ原子発光分光光度計ＳＰＳ−４０００型で測定し
た値である。

【００１３】更に、本発明においては含水酸化第二鉄粒
子及び／又は酸化鉄粒子の粒度分布が６０％以下である
ことが好ましい。この粒度分布は、上述の合成樹脂中に
練り込んだ場合に樹脂中に分散した粒子の充填構造を通
して、燃焼性に影響する。ここでいう粒度分布とは、透
過型電子顕微鏡により得られた１万倍の写真を４倍に拡
大した写真で、ランダムに２５０個の粒子を選んで紡錘
状と針状は長軸径、板状と粒状はフェレー径を実測し
て、その径と個数から個数分布を出し、分布の標準偏差
σを平均値Ｍで除した値に１００を乗じて％で表したも
のである。

【００１４】更に、含水酸化第二鉄粒子及び／又は酸化
鉄粒子の粒子形状、平均粒子径、軸比は、合成樹脂と含
水酸化第二鉄粒子及び／又は酸化鉄粒子の接触界面の面
積の大小を支配し、また、粒子の平均粒子径の代用特性
として用いられるＢＥＴ比表面積は、もっとも理想的に
分散した場合に相当する合成樹脂との接触界面の最大値
を決定して燃焼触媒活性を規定する要因として作用す
る。

【００１５】本発明における含水酸化第二鉄粒子として
は、ゲータイト（α−ＦｅＯＯＨ）粒子、レピッドクロ
サイト（γ−ＦｅＯＯＨ）粒子、δ−ＦｅＯＯＨ粒子の
いずれをも使用することができ、粒子形状は紡錘状（笹
の葉状）、針状、板状等のいずれであってもよいが紡錘
状の含水酸化第二鉄粒子が燃焼効率の点で好ましく、特
に紡錘状のゲータイト粒子が最も好ましい。紡錘状含水
酸化第二鉄粒子は、電子顕微鏡観察によれば、超微細繊
維が多数束ねられた外観を呈した粒子であり、長軸径が
０．０５〜１．５μｍ、軸比（長軸径／短軸径 −以下
同じである。）が１〜１８であって、ＢＥＴ比表面積が
３０〜２５０m²/gである。これらの中で全硫黄量が０．
２ｗｔ％以下、全ナトリウム量が０．５ｗｔ％以下であ
り、粒度分布が５０％以下であることが好ましい。更
に、燃焼効率を考慮すれば、全硫黄量が０．０８ｗｔ％
以下、全ナトリウム量が０．３ｗｔ％以下であって、粒
度分布が４０％以下、長軸径が０．１〜０．５μｍ、軸
比が３〜１５、ＢＥＴ比表面積が５０m²/g以上であるこ
とが好ましい。

【００１６】針状含水酸化第二鉄粒子は針状形態の粒子
はもちろん針状粒子のところどころから樹枝が出ている
外観を呈した粒子も含んでおり、長軸径が０．０５〜
２．０μｍ、軸比が２〜２０であって、ＢＥＴ比表面積
が１０〜２００m²/gである。これらの中で全硫黄量が
０．１ｗｔ％以下、全ナトリウム量が０．５ｗｔ％以下
であり、粒度分布が６０％以下であることが好ましい。
燃焼効率を考慮すれば、全硫黄量が０．０５ｗｔ％以
下、全ナトリウム量が０．３ｗｔ％以下であって、粒度
分布が５０％以下、長軸径が０．１〜０．８μｍ、軸比
が５〜１５、ＢＥＴ比表面積が１５〜１００m²/gである
ことが好ましい。

【００１７】板状含水酸化第二鉄粒子は、電子顕微鏡観
察によれば、六角板状ないし円板状の外観を呈した粒子
であり、板面径が０．０２〜１．５μｍ、板状比（板面
径／厚み −以下同じである。）が３〜１５程度であ
る。これらの中で全硫黄量が０．１ｗｔ％以下、全ナト
リウム量が０．１ｗｔ％以下であり、粒度分布が５０％
以下であることが好ましい。燃焼効率を考慮すれば、全
硫黄量が０．０５ｗｔ％以下、全ナトリウム量が０．０
５ｗｔ％以下であって、粒度分布が４０％以下、板面径
が０．０３〜０．５μｍ、板状比が５〜１０であること
が好ましい。

【００１８】これら各種形状の含水酸化第二鉄粒子は、
第一鉄塩水溶液と水酸化アルカリ水溶液、炭酸アルカリ
水溶液等のアルカリ水溶液との中和反応沈殿物を含む懸
濁液中に添加剤の存在下又は不存在下で空気等の酸素含
有ガスを通気することによって水溶液中から生成させる
ことができる。

【００１９】本発明における酸化鉄粒子としてはヘマタ
イト（α−Ｆｅ₂Ｏ₃）粒子、マグネタイト（ＦｅＯx・
Ｆｅ₂Ｏ₃、０＜ｘ≦１）粒子は、マグヘマイト（γ−Ｆ
ｅ₂Ｏ ₃）粒子のいずれをも使用することができ、粒子形
状は紡錘状、針状、板状そして球形、八面体、多面体、
不定形等のほぼ等方形状を呈するいわゆる粒状のいずれ
であってもよいが、粒状のマグネタイト粒子、紡錘状の
ヘマタイト粒子、紡錘状のマグヘマイト粒子が燃焼効率
の点で好ましく、それらの中でも粒状のマグネタイト粒
子が最も好ましい。

【００２０】紡錘状酸化鉄粒子や針状酸化鉄粒子は、長
軸径が０．０３〜１．０μｍ、軸比が２〜１２であっ
て、ＢＥＴ比表面積が５〜２００m²/gである。これらの
中で全硫黄量が０．２ｗｔ％以下、全ナトリウム量が
０．５ｗｔ％以下であり、粒度分布が５０％以下である
ことが好ましい。燃焼効率を考慮すれば、全硫黄量が
０．１ｗｔ％以下、全ナトリウム量が０．３５ｗｔ％以
下であって、粒度分布が４５％以下、長軸径が０．０５
〜０．３μｍ、軸比が３〜１０、ＢＥＴ比表面積が２０
〜１００m²/gであることが好ましい。

【００２１】粒状酸化鉄粒子は、平均粒子径が０．０３
〜１．０μｍ、ＢＥＴ比表面積２〜３０m²/gである。こ
れらの中で全硫黄量が０．８ｗｔ％以下、全ナトリウム
量が０．５ｗｔ％以下であり、粒度分布が５０％以下で
あることが好ましい。燃焼効率を考慮すれば全硫黄量が
０．６ｗｔ％以下、全ナトリウム量が０．２５ｗｔ％以
下であって、粒度分布が４０％以下、平均粒子径が０．
０５〜０．５μｍ、ＢＥＴ比表面積が４m²/g以上である
ことが好ましい。

【００２２】紡錘状酸化鉄粒子や針状酸化鉄粒子は、前
述した水溶液から得られた紡錘状含水酸化第二鉄粒子や
針状含水酸化第二鉄粒子を空気中２５０〜７００℃で粒
子形状を保持しながら加熱して紡錘状ヘマタイト粒子や
針状ヘマタイト粒子とすることにより、次いで、これら
ヘマタイト粒子を水蒸気気流下等の還元性雰囲気中３０
０〜５００℃で粒子形状を保持しながら加熱して紡錘状
マグネタイト粒子や針状マグネタイト粒子とすることに
より、更に、これらマグネタイト粒子を空気中２００〜
５００℃で粒子形状を維持しながら酸化して紡錘状マグ
ヘマイト粒子や針状マグヘマイト粒子とすることによ
り、得ることができる。

【００２３】板状酸化鉄粒子は、第一鉄塩水溶液とアル
カリ水溶液との中和反応沈殿物をオートクレーブ中で加
熱して板状ヘマタイト粒子を生成することにより、該板
状ヘマタイト粒子を水蒸気気流下等の還元性雰囲気中３
００〜５００℃で粒子形状を維持しながら加熱して板状
マグネタイト粒子とすることにより、更に、板状マグネ
タイト粒子を空気中２００〜５００℃で粒子形状を維持
しながら酸化して板状マグヘマイト粒子とすることによ
り、得ることができる。

【００２４】粒状酸化鉄粒子は第一鉄塩水溶液と水酸化
アルカリ水溶液、炭酸アルカリ水溶液等のアルカリ水溶
液との中和反応沈澱物を含む懸濁液中に空気等の酸素含
有ガスを通気して粒状マグネタイト粒子を生成すること
により、該マグネタイト粒子を空気中２００〜５００℃
で粒子形状を維持しながら加熱して粒状マグヘマイト粒
子とすることにより、更に、該マグヘマイト粒子を５０
０〜９００℃で粒子形状を維持しながら加熱して粒状ヘ
マタイト粒子とすることにより、得ることができる。

【００２５】本発明の合成樹脂組成物は上述した合成樹
脂に含水酸化第二鉄粒子又は酸化鉄粒子を含有させたも
のであるが、含水酸化第二鉄粒子又は酸化鉄粒子の種類
や含有量は合成樹脂としての目的や用途に応じて色調、
機械的性質及び燃焼特性を考慮して選択する必要があ
り、その含有量は０．１〜２０．０ｗｔ％である。この
含有量が０．１ｗｔ％未満では焼却炉内の被焼却物全体
の燃焼特性を向上させる効果に乏しく、逆に２０ｗｔ％
を越えると得られる合成樹脂組成物の物理的、機械的性
質が低下し、耐候性も悪くなるので好ましくない。合成
樹脂組成物の本来の使用用途や目的に合致した物理的、
機械的性質及び焼却炉中の他の可燃物も含んだ被焼却物
の燃焼特性を向上させることの双方を考慮すると０．３
〜１０．０ｗｔ％、特に０．５〜８．０ｗｔ％が好まし
い。なお、その際含水酸化第二鉄粒子や酸化鉄粒子は、
合成樹脂への分散性を向上させる目的で、粒子表面を各
種表面処理剤で表面処理して使用することも可能であ
る。

【００２６】本発明の合成樹脂組成物は、例えば、合成
樹脂（但し、熱硬化性樹脂の場合は硬化前又はプレポリ
マーの段階のもの）と含水酸化第二鉄粒子又は酸化鉄粒
子もしくは当該粒子の混合物とをミキシングロール、バ
ンバリーミキサー、ニーダー、二軸混練押出機等を用い
て混練して製造することができる。この合成樹脂組成物
は、必要に応じて押出成形あるいはカレンダー成形によ
って各種用途に使用されるフィルム、シートに、あるい
は該フィルム又はシートをヒートシール、真空成形等の
二次加工によって袋、トレー、容器に、更に押出成形、
射出成形、ブロー成形、圧縮成形、注型成形によって日
用雑貨品や電気製品、自動車その他の工業用製品、部品
等の成形品に成形加工することもできる。

【００２７】なお、混練の際に、必要に応じて従来周知
の滑剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、耐候剤、着
色剤等の各種添加剤を適宜配合したり、有機、無機の各
種充填材を併用することもできる。

【００２８】また、合成樹脂として使用済みの廃プラス
チックを用いて燃料とする場合には、廃プラスチックと
含水酸化第二鉄粒子又は酸化鉄粒子もしくは当該粒子の
混合物とをリボンブレンダー等の混合機を用いて混合し
た後、圧縮して固形化して使用してもよく、また、ミキ
シングロール、バンバリーミキサー、ニーダー、二軸混
練機等の通常よく知られている混練機を用いて溶融混練
して、溶融状態でそのまま使用したり、あるいは好まし
い形状に適宜成形することもできる。この際、燃料を焼
却炉に適した燃焼カロリーに調整したり、あるいは燃焼
時にプラスチックが溶融して液状となり焼却炉壁に付着
して燃焼して炉壁を破損することを防止するために廃プ
ラスチックと含水酸化第二鉄粒子又は酸化鉄粒子もしく
は当該粒子の混合物に、更に、有機あるいは無機の充填
材を配合するのが好ましい。

【００２９】

【作用】本発明の合成樹脂組成物が優れた燃焼特性を発
揮する事実について、本発明者は次のように考えてい
る。分子構造中に炭化水素鎖を有する合成樹脂を含む固
形状の被焼却物を燃焼させる場合には、被焼却物が加熱
によって分解し、その結果発生した可燃性の低分子量の
気体又は蒸気が燃焼する＜分解燃焼＞が進行するが、分
解燃焼が速やかに行われるためには、（１）加熱と酸素
の作用により被焼却物が早急に可燃性の低分子量の気体
成分又は蒸気成分に分解され、（２）発生した可燃性の
低分子量の気体成分又は蒸気成分が十分な酸素の供給下
のもとで、より低分子量の各種の中間体を経由する素反
応を含む複雑な経路を通りながら、ヒドロキシラジカル
等の各種の活性酸素種により最終的に二酸化炭素と水に
まで転換される、という二つの過程がバランスよく進行
する必要がある。

【００３０】焼却炉中に存在する、含水酸化第二鉄粒子
や酸化鉄粒子は、表面の鉄原子に水が解離吸着してでき
る表面水酸基により安定化されているが、燃焼過程にお
ける加熱によって表面水酸基間で脱水が起こり、配位不
飽和な鉄イオン及び酸素イオンが生じる。そして、合成
樹脂の内部に分散している含水酸化第二鉄粒子や酸化鉄
粒子の表面に生成した配位不飽和な酸素イオンは、酸素
の供給が比較的に不十分なため主として有機物からの脱
水素反応と炭素−炭素鎖の切断反応の触媒活性を示し、
上記の（１）の過程を促進するものと考えられる。

【００３１】一般に、脱水素反応と炭素−炭素間の切断
反応の触媒活性の比率が適切でないと、残存する合成樹
脂の可燃成分中の水素／炭素比が減少して可燃性の低分
子量の気体成分又は蒸気成分に分解される比率が低下
し、燃焼しにくくなるが、本発明で使用する含水酸化第
二鉄粒子や酸化鉄粒子では、脱水素反応と炭素−炭素間
の切断反応の触媒活性の比率が適切であり、残存する被
焼却物の可燃成分が可燃性の低分子量の気体成分又は蒸
気成分に分解される比率が高い。

【００３２】合成樹脂の内部にある含水酸化第二鉄粒子
や酸化鉄粒子は、被焼却物の分解燃焼の進行とともに気
相に放出される。酸素の供給が十分に行われる気相中に
含水酸化第二鉄粒子や酸化鉄粒子が懸濁した状態では、
含水酸化第二鉄粒子や酸化鉄粒子の表面に生成した配位
不飽和な鉄イオンは、酸素を吸着して酸素を活性化し、
各種の活性酸素種を作りだして、上記の（２）の過程を
促進する。

【００３３】しかしながら、含水酸化第二鉄粒子や酸化
鉄粒子中に不純物として含まれる硫黄は、配位不飽和な
鉄イオンに結合して触媒活性を低下させるとともに燃焼
時に硫酸イオンとして挙動して粒子内の焼結を促進して
触媒活性の有効面積を小さくし、同様にナトリウムは残
灰中の成分と反応して触媒活性を低下させる。

【００３４】したがって、以上の機構によれば、合成樹
脂組成物あるいは燃料中の含水酸化第二鉄粒子や酸化鉄
粒子もしくは当該粒子の混合物の不純物としての全硫黄
量が０．８ｗｔ％以下及び全ナトリウム量が０．５ｗｔ
％以下であって、全硫黄量と全ナトリウム量の合計量が
１．０ｗｔ％以下である含水酸化第二鉄粒子や酸化鉄粒
子を使用した場合には（１）の過程が活性化されるのと
同時に、内部にある含水酸化第二鉄粒子や酸化鉄粒子
は、被焼却物の分解燃焼の進行とともに気相に放出され
て、（２）の過程を促進することにより優れた燃焼特性
を発揮するものと考えられる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の合成樹脂組成物の燃焼特性を
実施例及び比較例によって説明する。なお、合成樹脂組
成物の燃焼特性は以下の方法によって評価した。燃焼速
度は、合成樹脂組成物を１０ｍｇを秤取り、３００ｍｌ
／分の空気中又は低酸素濃度下（空気／窒素＝１：１）
において昇温速度１０℃／分の割合で昇温させたときの
重量変化を熱重量分析装置（セイコー電子工業（株）
製）で測定し、急激な重量減少が開始した時間から急激
な重量減少が終了した時間までに要した時間（この間で
燃焼が起こっていると推定される。）で示した。

【００３６】残存可燃成分量（この値が小さいほど焼却
後の燃え残りや残灰量が少ないと考えられる。）は、上
記測定において、急激な重量減少が終了した時点におけ
る可燃成分当たりに換算した残存重量率（％）で示し
た。

【００３７】低温燃焼性（有機物が完全に燃え尽きてし
まうのに必要な温度と考えられる。）は、上記測定にお
いて、重量減少がこれ以上起こらなくなった時の温度で
示した。

【００３８】実施例１、２、参考例１〜８、比較例１〜
７押出機を用いて溶融混練して表１に示した組成の合成樹
脂組成物を作成して燃焼特性を測定した。結果を表２に
示す。また、比較のために、含水酸化第二鉄粒子や酸化
鉄粒子を全く含有していない高密度ポリエチレン又は低
密度ポリエチレンのみからなる合成樹脂組成物（比較例
１、２）、低密度ポリエチレンにカーボンブラック又は
炭酸カルシウムを所定量添加した合成樹脂組成物（比較
例３、４）、低密度ポリエチレンに０．１ｗｔ％未満の
紡錘状ゲータイト粒子を添加した合成樹脂組成物（比較
例５）、更に、低密度ポリエチレンに不純物としての全
硫黄量及び全ナトリウム量が多い紡錘状ゲータイト粒子
又は粒状マグネタイト粒子を含有させた合成樹脂組成物
（比較例６、７）を実施例と同様にして調製して燃焼特
性を測定した。結果を同じく表２に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】表２において、高密度ポリエチレン又は低
密度ポリエチレンのみからなる比較例１、２の合成樹脂
組成物に比べて、実施例にかかる本発明の合成樹脂組成
物は燃焼速度、残存可燃成分量、低温燃焼性のいずれに
ついても向上していることが分かる。一方、カーボンブ
ラックを含有する比較例３の合成樹脂組成物は残存可燃
成分量は少なくなって向上しているが、燃焼速度及び低
温燃焼性が比較例２に比べて低下し、炭酸カルシウムを
含有する比較例４の合成樹脂組成物は低温燃焼性は向上
するが、燃焼速度が低下し、また残存可燃成分量がさほ
ど向上しないことが分かる。また、比較例５の合成樹脂
組成物のように０．１ｗｔ％未満しか紡錘状ゲータイト
粒子を含有していないと燃焼特性の向上にあまり効果が
ないことが分かる。

【００４２】更に、不純物としての全ナトリウム量が
０．５ｗｔ％を越え、全硫黄量と全ナトリウム量の合計
量が１．０ｗｔ％を越える紡錘状ゲータイトや全硫黄量
が０．８ｗｔ％を越え、全硫黄量と全ナトリウム量の合
計量が１．０ｗｔ％を越える粒状マグネタイト粒子を含
有させた合成樹脂組成物（比較例６、７）は、これらの
不純物が少ない参考例２、３の合成樹脂組成物に比べて
燃焼特性を向上させる効果がほとんどなかった。

【００４３】参考例９、１０、比較例８次に、有機の充填材である木粉を更に添加した表３に示
す組成の燃料を調製して、燃焼時の煙の発生状況、溶融
落下量、燃焼カロリーを測定した。結果を同じく表３に
示す。なお、これらの性質は次の方法によって評価し
た。煙の発生状況は燃料組成物を射出成形又はプレス成
形して長さ３０ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み３ｍｍの試験片を
作成し、その一方を固定して水平に保持した状態で、先
端部にマッチで着火して燃焼させた時の煙の発生状況を
目視で観察して評価した。溶融落下量は、上記の試験中
に試験片が燃焼しながら溶融して落下した量をはかりと
って、試験片１cm³当たりの落下量に換算して評価し
た。発熱量は熱量計中で燃料組成物を燃焼させその発熱
量を測定した。

【００４４】

【表３】

【００４５】表３から明らかなように比較例８の燃料組
成物が煙を発生するのに比べて参考例にかかる燃料組成
物は煙の発生がほとんどなく優れた性質を示すことが分
かる。また、充填材として木粉を使用しているので適度
な発熱カロリーに調整できるとともに燃焼時の溶融落下
がなく燃料として優れた特性を有していることが分か
る。

【００４６】参考例１１本発明の合成樹脂組成物を焼却した場合に従来の焼却に
おいて問題とされていた大気汚染や有害物質の漏洩を防
止する効果があることを実証する目的で以下の試験を行
った。表４に示した組成の被焼却物０．１ｇを１．０リ
ットル／分の空気を流しながら所定温度で２０分間燃焼
させて、燃焼発生ガスの組成分析及び焼却後の残灰から
の金属溶出試験を行った。燃焼発生ガスの組成を表５
に、金属溶出試験の結果を表６に示す。なお、この試験
においては参考例１に使用した紡錘状ゲータイト粒子を
含水酸化第二鉄粒子として使用した。

【００４７】

【表４】

【００４８】

【表５】

【００４９】

【表６】

【００５０】表４〜６の結果からも明らかなように、含
水酸化第二鉄粒子としての紡錘状ゲータイトを存在させ
た試料Ｂの被焼却物を焼却した場合、試料Ａの場合に比
べて燃焼時に発生するガス中の一酸化炭素濃度が少な
く、また、８００℃のような低温での燃焼条件では窒素
酸化物（ＮＯｘ）の発生量も少なくなった。また、試料
Ｂの場合はガスとして回収できた炭素量も各温度で被焼
却物の可燃物中の理論炭素量４５％とほぼ同じ値を示
し、完全燃焼していることを示しているのに対して、試
料Ａの場合は９００℃を超える高温になると煤の発生が
多くなって、ガスとして回収できた炭素量が理論値より
も少なくなっていて不完全燃焼していることを示してい
る。

【００５１】更に、金属溶出試験の結果からも試料Ａの
場合は焼却後の残灰から鉛、亜鉛が検出されたのに対し
て、試料Ｂの焼却後の残灰からはいずれも検出されず燃
料組成物中に含水酸化第二鉄粒子又は酸化鉄粒子もしく
は当該粒子の混合物添加すれば、焼却後の残灰中の重金
属を捕集して不溶化する効果があることを示している。

【００５２】

【効果】本発明の合成樹脂組成物は自然界に多量に存在
し、しかも安全な特定の含水酸化第二鉄粒子又は酸化鉄
粒子を含有しているので合成樹脂中に含有させた場合で
も何ら問題はなく本来の目的や用途に使用できる。そし
て使用後に焼却処分する場合にはこの含水酸化第二鉄粒
子又は酸化鉄粒子が燃焼促進作用を発揮して、従来、Ｎ
Ｏｘ量の抑制と焼却炉の破損防止に有効とされている低
温、低酸素濃度条件下で焼却炉を運転した場合でも、燃
焼効率を低下させることなく完全に燃焼させて燃え残り
や残灰の生成を少なくすることができるという効果を有
している。

【００５３】また、含水酸化第二鉄粒子や酸化鉄粒子の
本来有している燃焼促進作用によって、ＮＯｘ量の低
減、ダイオキシンの生成抑制等の効果が期待できるとと
もに、含水酸化第二鉄粒子や酸化鉄粒子が焼却中に重金
属の酸化物と反応してフェライトを形成して残灰中の重
金属の水中へ溶解度を低下させて従来の不溶化処理が不
必要になるという効果も有している。

【００５４】更に、合成樹脂として大量に廃棄処分され
ている廃プラスチックにこのような効果を有する含水酸
化第二鉄粒子や酸化鉄粒子を含有させる場合、燃焼時に
煙の発生が少ない優れた特性を有する燃料として利用で
き、従来利用が困難であった廃プラスチックをエネルギ
ー源として有効に再利用することが可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西川正明香川県丸亀市中津町1515番地大倉工業株式会社内 (72)発明者斉藤智広島県大竹市明治新開１−４戸田工業株式会社大竹工場内 (72)発明者大杉稔広島県大竹市明治新開１−４戸田工業株式会社大竹工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不純物として含まれている全硫黄量が０．
８ｗｔ％以下及び全ナトリウム量が０．５ｗｔ％以下で
あって全硫黄量と全ナトリウム量の合計量が１．０ｗｔ
％以下であり、且つ軸比（長軸径／短軸径）が２以上で
ある紡錘状酸化鉄粒子又は針状酸化鉄粒子もしくは当該
粒子の混合物を合成樹脂に０．１〜２０ｗｔ％含有させ
たことを特徴とする合成樹脂組成物。
【請求項２】合成樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴
とする請求項１記載の合成樹脂組成物。
【請求項３】紡錘状酸化鉄粒子又は針状酸化鉄粒子の平
均粒子径が０．０３〜１．０μｍであることを特徴とす
る請求項１記載の合成樹脂組成物。