JP3165092B2 - 合成樹脂組成物とその製品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新規な合成樹脂組成
物とその製品に関する。

【０００２】

【従来技術】周知のように、近年、各種合成樹脂製品が
大量に生産され、利用されている。例えば、ポリエチレ
ン製の買い物袋、ごみ袋、ポリプロピレン製の飲料コッ
プ、ポリ塩化ビニリデン製のラップ、ポリ塩化ビニル製
の壁紙、はきもの、カバン等であり、これらの多くは事
実上使い捨て製品として使用され、使用後は直ちに廃棄
され、最後にはごみとして回収され、焼却場で焼却され
ている。これらの量は極めて厖大であり、その回収焼却
にあたっては種々の問題が生じている。例えば、焼却時
の燃焼効率が低くて、焼却装置の消耗が甚しかったり、
塩素含有合成樹脂製品の場合には、焼却時に有害な塩素
ガス、塩化水素ガスやダイオキシンが発生したり、その
他窒素酸化物、硫黄酸化物等が発生したりして、人の健
康や環境に種々の悪影響を及ぼしている。特に、近年で
は、ダイオキシンによる悪影響が憂慮されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの対策として、
有害ガスの排出の抑制、燃焼効率の優れた焼却炉の開発
等が図られている。例えば、特開平８−８２４１１号公
報では、塩素を含有する合成樹脂製品の燃焼時に炭酸カ
ルシウム粒子と酸化鉄粒子を共存させることにより、焼
却炉中の塩化水素を除去する方法が提案されている。し
かし、炭酸カルシウムを多量に添加するとフィルム等の
製品の機械的強度が低下したり、焼却時の残灰量が増
え、残灰の埋め立て時のカルシウムの溶出による水質の
汚染という新たな問題も報告されている。また、特開平
７−２５７５９４号公報には、優れた燃焼効率が付与さ
れ、焼却後の残灰を少なくすることができるプラスチッ
ク製ごみ袋として、水酸化第二鉄粒子及び（又は）粒状
マグネタイト粒子が０．１〜２０％含有された熱可塑性
樹脂フィルムからなるごみ袋が提案されている。しか
し、これによっても事情は同様であり、上記の如き問題
点は十分に解決されてはいない。かくて本発明は、塩化
水素ガスひいてはダイオキシン等有害ガスの発生が少な
く、又、燃焼効率が高く、少量の添加でも有効であり、
残灰が少なく、フィルム等の製品の強度の低下を来すこ
とのない合成樹脂組成物とその製品を提供することを目
的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らの研究、実験
によれば、合成樹脂成分に０．５〜４０重量％の人工ゼ
オライトを配合せしめることによりかかる目的が達成し
得ることが見出されたのである。

【０００５】かくて、本発明の合成樹脂組成物は、 （Ａ） 合成樹脂成分９９．５〜６０重量％と、 （Ｂ） 石炭灰又は製紙スラッジの焼却灰をアルカリ処
理することにより得られたゼオライト部分４０〜８０重
量％と、石炭灰又は製紙スラッジの焼却灰中の燃えてい
ない炭素分や珪酸アルミニウムから主としてなる非ゼオ
ライト部分６０〜２０重量％とを含有するゼオライト含
有物成分０．５〜４０重量％とを配合してなることを特
徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の合成樹脂組成物と
その製品について詳細に説明する。

【０００７】［Ｉ］ 合成樹脂組成物 本発明の合成樹脂組成物は、（Ａ）合成樹脂成分９９．
５〜６０重量％と、（Ｂ）石炭灰又は製紙スラッジの焼
却灰をアルカリ処理することにより得られたゼオライト
部分４０〜８０重量％と、石炭灰又は製紙スラッジの焼
却灰中の燃えていない炭素分や珪酸アルミニウムから主
としてなる非ゼオライト部分６０〜２０重量％とを含有
するゼオライト含有物成分０．５〜４０重量％とを配合
せしめてなるものである。

【０００８】（１） 合成樹脂成分 本発明の合成樹脂組成物において用いられる合成樹脂成
分としては、特に制限なく使用することができるが、特
にポリオレフィン、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤ
ＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、エチレンと
酢酸ビニル等の重合性単量体との共重合体、ポリプロピ
レン、ポリスチレン、更に、塩素含有合成樹脂、例え
ば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、或いは、こ
れらの単量体と上記の如き重合性単量体との共重合体、
合成ゴム、天然ゴム等のゴム等が好ましく用いられる。
これらに人工ゼオライトを配合して種々の形態、例え
ば、フィルム、シート、繊維、コップ、食品容器、袋、
不織布等に成形して合成樹脂製品として使用に供され
る。また、各種合成樹脂を二種以上用いたり、紙等を混
入して用いたりする場合も含まれる。

【０００９】（２） ゼオライト含有物成分 本発明の合成樹脂組成物において用いられるゼオライト
含有物成分としては、石炭灰又は製紙スラッジの焼却灰
をアルカリ処理することにより得られたゼオライト部分
４０〜８０重量％と、石炭灰又は製紙スラッジの焼却灰
中の燃えていない炭素分や珪酸アルミニウムから主とし
てなる非ゼオライト部分６０〜２０重量％とを含有する
ものである。一般にゼオライトと言えばフッ石類に分類
される鉱物であり、化学的には三次元構造を持つテクト
アルミノケイ酸塩である。このゼオライトには従来から
天然に産する天然ゼオライトと純粋な原料から化学的に
製造された合成ゼオライトがあるが、本発明では主とし
て石炭灰又は製紙スラッジの焼却灰をアルカリ処理して
得られる人工ゼオライトを用いることが重要である。

【００１０】石炭灰 石炭、特に、微粉炭を燃焼する火力発電所等では多量の
細かい石炭灰が発生する。石炭灰の多くはフライアッシ
ュと呼ばれる１〜２００ミクロンの粒度の灰であり、こ
れは化学的には主としてＳｉＯ₂ （シリカ）とＡｌ₂ Ｏ
₃ （アルミナ）を含んだものであり、他にアルカリ金
属、アルカリ土類金属等を少量含んでいる非晶質ケイ酸
アルミニウムである。

【００１１】製紙スラッジの焼却灰 なお、上記石炭灰の外にＳｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃ を含む他
の産業廃棄物、例えば、製紙スラッジの焼却灰等をも原
料として用いることができる。しかし、石炭灰が圧倒的
に量が多く、専ら石炭灰から得られたものが用いられる
のが普通である。

【００１２】アルカリ処理 上記石炭灰又は製紙スラッジの焼却灰をアルカリで処理
すると人工的にゼオライトに転換することができ、本発
明ではこのようにして得られた人工ゼオライトを用いる
のである。かかる人工ゼオライトには種々の型のものが
あり、また、種々の製造法が提案されている。例えば、
フライアッシュ５ｇに３．５Ｎの水酸化ナトリウム水溶
液を５０ｍｌ加えてホットプレートの上で８０〜９５℃
で１４時間処理した後、過剰の水酸化ナトリウムを除去
して乾燥すると反応産物の粉末が得られる。これをＸ線
分析と赤外線吸収法により分析したところ、ソーダライ
ト乃至水和ソーダライト系のゼオライトであることが判
明し、これが有効な土壌改良剤であることが本発明者に
より見出されている（特開昭５９−８６６８７号公
報）。このアルカリ処理による反応は、通常、常圧で行
なわれるが、高圧で行なえば短時間で反応を終了させる
ことができる（特開昭６４−２４０１４号公報）。

【００１３】ゼオライトの化学組成 このようにして得られたゼオライトの化学組成は、次の
如き一般式 Ｘ_m Ｙ_n Ｏ_2n・ｓＨ₂ Ｏ で表わされる。ここで、Ｘは任意の陽イオンであり、例
えば、Ｎａ，Ｋ，Ｃａ、更に、Ｍｇ，Ｆｅ等である。Ｙ
はＳｉ＋Ａｌであり、但し、Ｓｉ／Ａｌは１より大であ
る。ｍ，ｎ，ｓは不定の数である。上記の如きアルカリ
処理では上記式中、Ｘ＝ＮａのＮａ型のゼオライトが得
られ、これを更に、例えば、ＭｇＣｌ₂ 水溶液と混合さ
せると２ケのＮａ⁺ が１ケのＭｇ⁺⁺となり、上記式中、
Ｘ＝ＭｇのＭｇ型のものが得られ、Ｃａ型のものも同様
にして得られる（特開平３−２３２７１６号公報）。ま
た、ＦｅＣｌ₃ 水溶液を用いるとＦｅ型のゼオライトが
得られ、同様に多価金属塩（水溶液になり得るもの）を
使えば、任意の多価金属の型のものを得ることができ、
これらはいずれも１種単独で又は２種以上併用して良好
に用いることができる。

【００１４】ゼオライト部分と非ゼオライト部分 このようにして石炭灰から得られる人工ゼオライトは、
上記の如き化学組成のゼオライト部分の外に、石炭灰中
の燃えていない炭素分とケイ酸アルミニウム等からなる
非ゼオライト部分をも含んでおり、その比率はゼオライ
ト部分が合計量の４０〜８０重量％、非ゼオライト部分
が６０〜２０重量％を占めている。

【００１５】人工ゼオライトの工業的製造 この人工ゼオライトを工業的に製造する方法の一例を挙
げる。先ず、秤量器を備えたフライアッシュホッパーで
一時貯蔵した後、ここから一定量のフライアッシュが下
部に設けられた一定容積の反応槽に供給され、ここに別
途設けられた苛性ソーダタンクから１〜６Ｎ、好ましく
は２〜４Ｎの苛性ソーダ水溶液が加えられ、通常９０
℃、１気圧で２４時間撹拌を加えつつ混合してフライア
ッシュのアルカリ反応が行なわれ、ゼオライト化させ
る。反応が完了したスラリーをバッファータンクで一時
貯蔵した後、脱液機でスラリーから苛性ソーダ水溶液を
分離し、脱液されたゼオライトは水洗槽で水洗し、付着
している苛性ソーダを除去する。次いで、脱水機でゼオ
ライトのスラリーを脱水し、その後、乾燥機において温
風で乾燥する。乾燥された製品は空気輸送により製品ホ
ッパーに貯蔵するのである。ここに生成した製品はＮａ
型の人工ゼオライトである。

【００１６】本発明ではこのように石炭灰や製紙スラッ
ジ焼却灰等のＳｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃を含む産業廃棄物、
特に石炭灰や製紙スラッジ焼却灰をアルカリ処理し、更
に必要により金属塩水溶液により処理して得られた 一般式 Ｘ_m Ｙ_n Ｏ_2n・ｓＨ₂ Ｏ （ここで、Ｘは任意の陽イオンであり、例えば、Ｎａ，
Ｋ，Ｃａ、更に、Ｍｇ，Ｆｅ等である。ＹはＳｉ＋Ａｌ
であり、但し、Ｓｉ／Ａｌは１より大である。ｍ，ｎ，
ｓは不定の数である。）を有するアルミノケイ酸塩から
なるゼオライト部分と石炭燃料残渣等の非ゼオライト部
分を含む物質を人工ゼオライトとして用いるのである。 ［II］ 合成樹脂製品 このような人工ゼオライトを上記の如き合成樹脂成分と
共に用いるときは、それら両者を含む製品の焼却時或は
塩化水素、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン
等の塩素系有害ガス及び二酸化硫黄等の硫黄系有害ガス
の発生が少なく、或いは、一酸化炭素の発生量が少く従
って燃焼が速く燃焼効率が大きいことが見出されたので
ある。特に、紙等を混入したときも有効であり、可燃ご
みと共に焼却処理したとき、低温、低酸素濃度下でも良
好な燃焼効率を維持することができる。また、焼却灰中
の重金属をよく吸着し、その外部への流出を防ぐことが
できる。消臭効果も良好である。

【００１７】配合量 人工ゼオライトの配合量は、合成樹脂成分と人工ゼオラ
イトの両者の合計量の０．５〜４０重量％、好ましくは
１．０〜１０．０重量％である。すなわち、合成樹脂成
分９９．５〜６０重量％と人工ゼオライト０．５〜４０
重量％との配合割合であり、好ましくは合成樹脂成分９
９．０〜９０．０重量％と人工ゼオライト１．０〜１
０．０重量％との配合割合である。少量の添加でも有効
であり、残灰が少なく、フィルムの場合もその強度の低
下を来たすことがない。

【００１８】このように人工ゼオライトを用いるときは
天然ゼオライトと同様に廉価であるが天然ゼオライトの
場合よりも性能がよく、一方、純粋な原料から化学的に
得た合成ゼオライトよりも廉価で有効である。かくて本
発明では天然ゼオライト、合成ゼオライトに比して人工
ゼオライトが最も効果的である。しかも大量に発生する
石炭灰等の産業廃棄物を有効にリサイクルして活用する
ことができて資源の有効利用上又は環境保護上からも誠
に良好である。

【００１９】而して本発明によるとき塩化水素ガスの発
生が少ないことはひいては塩素化合物たるダイオキシン
の発生が少ないことを意味するのであり、かくて本発明
により近年ごみ焼却時に憂慮されるダイオキシンの発生
をよく抑制することができるのであり、本発明は環境保
護に大いに貢献するものと言うことができる。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の実施例と比較例を挙げて本発
明について更に詳しく説明することとする。これらの例
で用いられている天然ゼオライトは日本活性白土（株）
製の粒度３００メッシュのものであり、その主成分はＳ
ｉＯ₂ ６９％、Ａｌ₂ Ｏ₃ １１％である。一方、合成ゼ
オライトは、日本化学工業（株）製の商品名ゼオスター
ＣＸ−１００Ｐである。また、各型の人工ゼオライト
は、愛媛大学で開発され、新日本製鐵（株）で実用化さ
れ、産業振興（株）で製造、販売されている人工ゼオラ
イト（ＡＺ）である。これら実施例及び比較例により本
発明の有効性が明らかであろう。

【００２１】実施例１〜７及び比較例１〜８ 合成樹脂として高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）に人工
ゼオライトを所定割合添加して、常法により溶融混練後
インフレーション法でフィルムを得た。このフィルム
１．０ｇにポリ塩化ビニリデンを２μｍの厚さにコーテ
ィングしたポリプロピレンフィルム０．１ｇとを混ぜ合
わせ燃焼用試料とした。人工ゼオライトとしてＭｇ型、
Ｃａ型及びＮａ型を使用した。また、合成樹脂としてポ
リプロピレン、ポリスチレンについてもＴダイ法により
成形したシートを使用した。

【００２２】＜測定法＞ 試料を石英管に入れ、石英管中で温度６００℃または８
００℃、空気流通量２００ｍｌ／ｍｉｎで燃焼させ、そ
のときの燃焼ガスを回収し検知管により塩化水素量を測
定した。また、同じ燃焼ガス中のトリクロロエチレン量
（ｐｐｍ）、テトラクロロエチレン量（ｐｐｍ）を測定
した。その結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】実施例８〜１０ 実施例１と同様に、ＨＤＰＥに各種人工ゼオライトを添
加して得られたフィルム１．０ｇに紙１．０ｇを混ぜ合
わせ燃焼用試料とした。

【００２５】これを実施例１と同様に６００℃で燃焼さ
せ燃焼ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）量を検知管で測定
し、ＨＤＰＥ及び紙の燃焼によって発生するＣＯ量を求
めた。

【００２６】比較例９ 人工ゼオライトを添加しなかった場合についてＣＯを測
定した。これらの結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】 人工ゼオライト添加により有害なＣＯ発生量が抑制さ
れ、それだけ完全燃焼ないし燃焼が速いことを示す。

【００２８】実施例１１ 重金属として鉛（Ｐｂ）及び銅（Ｃｕ）を希塩酸に溶解
させ、Ｐｂ及びＣｕとして１５ｐｐｍの混合液を調製す
る。

【００２９】実施例１と同様にして得られた燃焼用試料
を石英管中で８００℃、空気流通量２００ｍｌ／ｍｉｎ
で燃焼させて焼却灰を得た。

【００３０】この焼却灰０．５ｇを上記混合液２００ｍ
ｌに加え、６時間振盪し、１８時間放置後、不溶解部分
を濾過し、濾液についてＰｂ及びＣｕの濃度の測定を行
い溶出量を測定した。

【００３１】比較例１０ 人工ゼオライトを添加しなかった比較例１で得られた８
００℃燃焼による焼却灰を使い、実施例１２と同様にし
てＰｂ及びＣｕの溶出量を測定した。これらの結果を表
３に示す。

【００３２】

【表３】 以上の結果から、人工ゼオライトは焼却灰内のＰｂやＣ
ｕのような重金属を吸着し、重金属が焼却灰から外に流
出するのを防ぐ効果があることが分る。

【００３３】実施例１２、比較例１１ ＨＤＰＥに人工ゼオライトを添加して得られたフィルム
１．５ｇと硫黄源として輪ゴム０．６ｇとの混合物を燃
焼用試料とし、実施例１と同様の方法で燃焼させ硫黄酸
化物（ＳＯ₂ ）量を検知管で測定した。その結果を表４
に示す。

【００３４】

【表４】 人工ゼオライトの添加により硫黄酸化物の発生が著しく
減少することを示す。

【００３５】

【発明の効果】上記の説明並びに実施例及び比較例から
明らかなように、本発明に従って各種合成樹脂原料に石
炭灰から得られる人工ゼオライトを加える時は、それに
より得られた合成樹脂製品は、特に塩素含有合成樹脂製
品の焼却時、或いは、塩素含有合成樹脂と共に焼却され
る時には、塩化水素ガスの発生を少なくし、従って、ダ
イオキシンの発生を抑制し、更には、燃焼効率を上げて
焼却炉の消耗を抑制し、残灰の量を少なくすることがで
きる等の効果が得られ、真に有効である。また、大量に
発生する産業廃棄物である石炭灰から得られる人工ゼオ
ライトを有効に使用することができるので、資源の有効
利用上、環境保護上、本発明は画期的な効果を奏するも
のということができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中 野 輝 明 愛媛県伊予三島市上柏町1031−１ (56)参考文献 特開 昭63−92661（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−32144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−151044（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−92752（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−23245（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−219185（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 1/00 - 101/16 C08K 3/00 - 13/08 C08J 5/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ） 合成樹脂成分９９．５〜６０重量
   ％と、 （Ｂ） 石炭灰又は製紙スラッジの焼却灰をアルカリ処
   理することにより得られたゼオライト部分４０〜８０重
   量％と、石炭灰又は製紙スラッジの焼却灰中の燃えてい
   ない炭素分や珪酸アルミニウムから主としてなる非ゼオ
   ライト部分６０〜２０重量％とを含有するゼオライト含
   有物成分０．５〜４０重量％とを配合してなることを特
   徴とする 合成樹脂組成物。
2. 【請求項２】合成樹脂がポリオレフィン、ポリスチレ
   ン、塩素含有合成樹脂とゴムから選ばれた１種又は２種
   以上である請求項１に記載の合成樹脂組成物。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の合成樹脂組成物を
   成形して得られた合成樹脂製品。