(57)【要約】【課題】本発明は、優れた燃焼効率を付与できるシールであり、可燃物の表面に手軽に貼付することができ、しかも、可燃物の焼却時に完全燃焼を促進して燃え残りを少なくし、且つ、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑制することができるシールに関するものである。【解決手段】平均粒径が０．０１〜２．０μｍの含水酸化鉄粒子又は酸化鉄粒子からなる鉄化合物触媒であって、該鉄化合物触媒を空気中、８００℃で１５分間熱処理して得られた酸化鉄粒子粉末２．８×１０−４ｍｏｌをパルス式触媒反応装置を用いて不活性ガス雰囲気中で６．１×１０−７ｍｏｌの一酸化炭素と、２５０℃の温度において、ＳＶ＝４２４００ｈ−１の条件で瞬時に接触させた場合に、前記一酸化炭素の１５％以上を二酸化炭素に転化できる活性を有する鉄化合物触媒を含有させた基体の表面に粘着剤を塗布した構造を有するシールからなる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が０．０１〜２．０μｍの含水酸化鉄粒子又は酸化鉄粒子からなる鉄化合物触媒であって、該鉄化合物触媒を空気中、８００℃で１５分間熱処理して得られた酸化鉄粒子粉末２．８×１０−４ｍｏｌをパルス式触媒反応装置を用いて不活性ガス雰囲気中で６．１×１０−７ｍｏｌの一酸化炭素と、２５０℃の温度において、ＳＶ＝４２４００ｈ−１の条件で瞬時に接触させた場合に、前記一酸化炭素の１５％以上を二酸化炭素に転化できる活性を有する鉄化合物触媒を含有させた基体の表面に粘着剤を塗布した構造を有することを特徴とするシール。
【請求項２】
基体がプラスチック、セロファン及び紙のいずれかを用いたことを特徴とする請求項１記載のシール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、優れた燃焼効率が付与されたシールであり、詳述すれば、可燃物の表面に手軽に貼付することができ、しかも、可燃物の焼却時に完全燃焼を促進して燃え残りを少なくし、且つ、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑制することができるシールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、廃棄物処理、とりわけ焼却処理については排ガス中の一酸化炭素、窒素酸化物や生成するダイオキシンが大きな社会問題となっている。それらの対策として、ゴミの減量化、焼却炉及び焼却方法の改善が精力的に検討されると共に、各分野の素材メーカーにおいては、素材を使用した後には焼却処分することを念頭に置いて、あらかじめ燃焼特性に優れた、すなわち焼却時の不完全燃焼や有害ガスの発生を抑制できる素材を用いることが試みられている。
【０００３】
例えば、燃焼促進機能を有する特定の鉄化合物粒子を０．１〜２０．０ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂フィルムからなるプラスチック製ごみ袋（特許文献１）や買い物用袋（特許文献２）、窒素を構成単位中に有する合成樹脂とポリオレフィン系樹脂中に燃焼促進機能を有する特定の鉄化合物粒子を含有させた樹脂組成物との積層フィルム（特許文献３）及び燃焼促進機能を有する特定の鉄化合物粒子を０．１〜２０．０ｗｔ％含有する紙（特許文献４）が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２５７５９４号公報
【特許文献２】
特開平７−３２２９１０号公報
【特許文献３】
特開２００１−８８２５８号公報
【特許文献４】
特開２００１−８９９９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１及び２記載の熱可塑性フィルムからなる袋は、袋としての強度や見栄えを考慮した範囲内でしか燃焼促進機能を有する鉄化合物粒子を樹脂フィルム中に含有させることができなかった。また、袋という形状の制約により、不完全燃焼しやすくダイオキシン等が発生しやすい可燃物ごみに対して、局所的に適切な量の鉄化合物粒子を作用させることは難しかった。そのため、多量の鉄化合物粒子を含有する袋を使用する必要があり、その結果、焼却後の酸化鉄粒子に伴う残渣が増加するという問題が発生する可能性がある。さらに、袋に可燃物ごみを包んだ場合、袋中の鉄化合物粒子と可燃物ごみとの接触効率が十分とは言い難く、十分な燃焼促進効果が得られるとは言い難いものである。また、特許文献３及び４には、紙又はポリオレフィン系樹脂に特定の鉄化合物粒子を含有させることが記載されているが、他の可燃物ごみに対して燃焼促進機能を有する鉄化合物粒子を容易に貼付することは考慮されておらず、焼却時の多量の可燃物ごみに対して鉄化合物粒子を適切に存在させることは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、不完全燃焼しやすい可燃物の表面に手軽に貼付することで、焼却時に効率的に完全燃焼を促進して燃え残りを少なくし、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑制することができるシールを提供することを技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題は以下の通りの本発明によって達成される。
【０００８】
即ち、本発明は、平均粒径が０．０１〜２．０μｍの含水酸化鉄粒子又は酸化鉄粒子からなる鉄化合物触媒であって、該鉄化合物触媒を空気中、８００℃で１５分間熱処理して得られた酸化鉄粉末２．８×１０−４ｍｏｌをパルス式触媒反応装置を用いて不活性ガス雰囲気中で６．１×１０−７ｍｏｌの一酸化炭素と、２５０℃の温度において、ＳＶ＝４２４００ｈ−１の条件で瞬時に接触させた場合に、該一酸化炭素の１５％以上を二酸化炭素に転化できる活性を有する鉄化合物触媒を含有させた基体の表面に粘着剤を塗布した構造を有することを特徴とするシールである。
【０００９】
また、本発明は、基体がプラスチック、セロファン及び紙のいずれかを用いたことを特徴とする前記シールである。
【００１０】
本発明の構成を詳しく説明すれば、次の通りである。
【００１１】
本発明における鉄化合物触媒は、ゲータイト、アカゲナイト及びレピドクロサイト等の含水酸化鉄粒子、ヘマタイト、マグヘマイト及びマグネタイト等の酸化鉄粒子の１種又は２種以上からなる。特に好ましいのはゲータイトである。
【００１２】
本発明における鉄化合物触媒は、平均粒径が０．０１〜２．０μｍ、好ましくは０．０５〜１．０μｍ、より好ましくは０．０５〜０．５μｍである。０．０１μｍ未満の場合には、ハンドリングが困難となる。２．０μｍを越える場合には、ＢＥＴ比表面積が小さいため、一酸化炭素を二酸化炭素に転化する酸化活性が低下して、可燃物を完全燃焼する効果が得られにくくなる。
【００１３】
本発明における鉄化合物触媒は、ＢＥＴ比表面積が０．２〜２００ｍ２／ｇ、好ましくは０．５〜２００ｍ２／ｇ、より好ましくは０．５〜１００ｍ２／ｇである。
【００１４】
本発明における鉄化合物触媒の粒子形状は、粒状、球状、紡錘状、針状等のいずれであってもよいが、特に好ましくは紡錘状である。
【００１５】
本発明における鉄化合物触媒のリン含有量が０．０００１〜０．０２ｗｔ％が好ましく、より好ましくは０．０００１〜０．０１ｗｔ％、更に好ましくは０．０００１〜０．００５ｗｔ％である。０．０２ｗｔ％を越える場合には、含有するリンが触媒毒として働くため、一酸化炭素を二酸化炭素に転化する酸化活性が低下し、可燃物の完全燃焼効果が得られにくくなる。また、リン含有量はなるべく少ないことが好ましいが、工業的に得られるものとしては０．０００１ｗｔ％以上である。
【００１６】
本発明における鉄化合物触媒の硫黄含有量は０．００１〜０．３ｗｔ％が好ましく、より好ましくは０．００１〜０．１ｗｔ％、更に好ましくは０．００１〜０．０７ｗｔ％である。０．３ｗｔ％を越える場合には、含有する硫黄が触媒毒として働くため、一酸化炭素を二酸化炭素に転化する酸化活性が低下し、可燃物の完全燃焼効果が得られにくくなる。また、硫黄含有量はなるべく少ないことが好ましいが、工業的に得られるものとしては０．００１ｗｔ％以上である。
【００１７】
本発明における鉄化合物触媒のナトリウム含有量は０．００１〜０．３ｗｔ％が好ましく、より好ましくは０．００１〜０．２ｗｔ％、更に好ましくは０．００１〜０．１５ｗｔ％である。０．３ｗｔ％を越える場合には、含有するナトリウムが触媒毒として働くため、一酸化炭素を二酸化炭素に転化する酸化活性が低下し、可燃物の完全燃焼効果が得られにくくなる。また、ナトリウム含有量はなるべく少ないことが好ましいが、工業的に得られるものとしては０．００１ｗｔ％以上である。
【００１８】
本発明における鉄化合物触媒は、該鉄化合物触媒を空気中、８００℃で１５分間熱処理して得られた酸化鉄粉末２．８×１０−４ｍｏｌをパルス式触媒反応装置を用いて不活性ガス雰囲気中で６．１×１０−７ｍｏｌの一酸化炭素と、２５０℃の温度において、ＳＶ＝４２４００ｈ−１の条件で瞬時に接触させた場合に、前記一酸化炭素を二酸化炭素に１５％以上、好ましくは１８％以上、より好ましくは２０％以上を転化させる活性を有する。また、該一酸化炭素を二酸化炭素に転化させる活性の上限は５０％程度である。
【００１９】
次に、本発明における鉄化合物触媒の製造法について述べる。
【００２０】
本発明における鉄化合物触媒のうち、ゲータイト粒子の製造法としては、例えば、第一鉄塩と水酸化アルカリ、炭酸アルカリ又はアンモニアから選ばれる１種又は２種以上とを反応させて得られる鉄の水酸化物や炭酸塩等の第一鉄含有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ゲータイト粒子を生成させて得ることができる。
【００２１】
前記第一鉄塩としては、硝酸第一鉄、酢酸第一鉄、しゅう酸第一鉄、硫酸第一鉄等を使用できる。好ましくは、硝酸第一鉄、酢酸第一鉄、しゅう酸第一鉄等の触媒毒となるリン、硫黄等を含まないものが好ましい。硫酸第一鉄を用いた場合には、触媒毒となる硫黄の残存を抑えるため、得られたゲータイト粒子について、十分な水洗等の精製処理が必要となる。前記水酸化アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等を使用することができる。前記炭酸アルカリとしては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等を使用することができる。
【００２２】
本発明に係る鉄化合物触媒のうち、ヘマタイト粒子の製造法としては、例えば、前記ゲータイト粒子を空気中、２００〜８００℃の温度範囲で加熱脱水を行って得ることができる。マグネタイト粒子の製造法としては、例えば、前記ヘマタイト粒子を還元性雰囲気下、３００〜８００℃で加熱還元して得られる。マグヘマイト粒子の製造法としては、例えば、前記マグネタイト粒子を空気中２００〜６００℃で加熱酸化して得ることができる。
【００２３】
本発明における鉄化合物触媒の製造にあたっては、触媒毒となる、リン、硫黄及びナトリウムの含有量が所定量以下になるようにすることが必要であり、具体的には、通常、加熱焼成時の焼結防止処理に用いられるヘキサメタリン酸ナトリウムを使用せず、第一鉄原料に由来する硫酸イオンやアルカリに由来するナトリウムイオンについては十分な水洗等の精製処理を行うことにより、リン、硫黄及びナトリウムの含有量の低減をはかることが必要である。
【００２４】
本発明に係るシールは、上述した鉄化合物触媒を０．５〜５０．０ｗｔ％、より好ましくは０．５〜３０．０ｗｔ％、さらに好ましくは１．０〜３０．０ｗｔ％含有することが好ましい。含有量が０．５ｗｔ％未満では本発明の目的とする効果が期待できず、５０．０ｗｔ％を超えると、基体に均一に分散させることが困難となり、また、強度の低下が著しくなるので好ましくない。
【００２５】
本発明における基体の成分は、プラスチックフィルム（ポリエステル、軟質ＰＶＣ，硬質ＰＶＣ、ＯＰＰ、アセテート等）、セロファン、紙、不織布（和紙、レーヨン、ポリエステル不織布）、布（綿、スフ、ビニロン）、発泡体（ポリウレタン、ポリエチレン、ブチルゴム及びアクリル樹脂等の発泡体）等の可燃性物質であって、鉄化合物触媒を均一に分散できるものであれば良い。特に好ましいのはポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチックフィルム、セロファン又は紙のいずれかである。基体への鉄化合物触媒の分散は、一般的な無機化合物を分散させる場合と同じ方法を用いことができる。
【００２６】
本発明における基体の片面に塗布する粘着剤の成分は、天然ゴム系粘着剤（天然ゴム、ブチルゴム、ポリイソブチレン等）、合成ゴム系粘着剤（合成イソプレンゴムなど）、アクリル系粘着剤（ポリアクリル酸エステル共重合体など）及びシリコーン系粘着剤（シリコーンゴムなど）等を用いることができ、溶剤系塗工法コーティング、エマルジョン形コーティング、ホットメルト押出塗工法及びカレンダ塗工法等の塗布方法によって前記基体に塗布することができる。
【００２７】
また、本発明における鉄化合物触媒が基体に分散しにくい場合は、鉄化合物触媒を粘着剤に混入する方法も適用することができる。本発明における基体には、鉄化合物触媒以外に着色剤等の添加剤を適宜配合することもできる。
【００２８】
本発明に係るシールの構造について説明する。本発明のシールは鉄化合物触媒を含有した基体１の片面に粘着剤３が塗布された構造になっている。使用時の使いやすさを考慮して、粘着剤３の表面には剥離紙４が着いていてもよい。シールの平面の形状、色は限定されず、剥離紙があらかじめつけられたシールであっても一般的に市販されているセロファンテープのように剥離紙のないロール状のシールであってもかまわない。使用時にはシールの粘着剤部分を可燃物の表面に貼り付けるだけでよい。
【００２９】
また、必要に応じて、基体と粘着剤との間に下塗剤（天然ゴム−ＭＭＡグラフト、塩素化ＰＰ）を形成してもよい。また、基体に対して粘着剤の塗布面の逆面に剥離剤層（シリコーンゴムなど）を形成してもよい。更に、粘着剤層の表面に剥離剤が塗布された剥離ライナー（紙、ポリエステルフィルム等）を形成してもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の代表的な実施の形態は以下の通りである。
【００３１】
鉄化合物触媒の平均粒径は電子顕微鏡写真から測定した数値の平均値で示した。
【００３２】
また比表面積はＢＥＴ法により測定した値で示した。
【００３３】
鉄化合物触媒を構成する粒子が含有するリン、ナトリウムの含有量は、誘導結合プラズマ原子発光分光光度計ＳＰＳ−４０００型（セイコー電子工業（株）製）で測定した値で示した。鉄化合物触媒を構成する粒子が含有する硫黄の含有量は、炭素−硫黄分析計ＥＭＩＡ−２２０型（（株）堀場製作所製）によって測定した値で示した。
【００３４】
鉄化合物触媒の触媒活性は、該鉄化合物触媒を空気中、８００℃で１５分間熱処理して得られた酸化鉄粉末（α−Ｆｅ２Ｏ３）２．８×１０−４ｍｏｌをパルス式触媒反応装置を用いて不活性ガス雰囲気中で６．１×１０−７ｍｏｌ  の一酸化炭素と、２５０℃の温度において、ＳＶ＝４２４００ｈ−１の条件で瞬時に接触させた場合に、該一酸化炭素が二酸化炭素に転化した比率でその活性を示した。ここで、ＳＶとは、  Ｓｐａｃｅ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙといい、反応ガスの流量を触媒の体積で割った量であり、時間の逆数の単位（ｈ−１）で表される。前記パルス式触媒反応装置としては、リアクター部とガスクロマトグラフィー部とからなり、ガスクロマトグラフィー部は、ガスクロマトグラフィー  ＧＣ−１６Ａ（（株）島津製作所製）である。なお、本評価方法は、Ｋｏｂｅｓらの文献（Ｒ．Ｊ．Ｋｏｂｅｓ，  ｅｔ  ａｌ  Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７７，５８６０（１９５５））や、日本化学会編「実験化学講座１１  反応と速度」（丸善、東京（１９９３））を参考にして行った。
【００３５】
＜鉄化合物粒子粉末＞
鉄化合物粒子粉末１として、紡錘状ゲータイト粒子粉末（平均粒径０．２５μｍ、リン含有量０．０００４ｗｔ％、硫黄含有量０．０１ｗｔ％、ナトリウム含有量０．０５ｗｔ％、ＢＥＴ比表面積８３ｍ２／ｇ）を用いた。
【００３６】
前記ゲータイト粉末は、所定の評価法による２５０℃における一酸化炭素の二酸化炭素への添加率は２５％であった。
【００３７】
＜シールの調製＞
低密度ポリエチレン８０部とＢＥＴ８５ｍ２／ｇの上記ゲータイト粒子２０部を溶融混練後、厚み１ｍｍのシート状に成形した。このシートの片面にアクリル系粘着剤をホットメルト押出塗工法により塗布して目的のシールを得た。
【００３８】
＜燃焼試験＞
上記シール２．５ｍｇを可燃物である低密度ポリエンチレンシート８ｍｇに貼付けた１０．５ｍｇ（可燃成分１０ｍｇ）の試料を秤取り、３００ｍｌ／分の空気中において昇温速度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）で測定した。燃焼特性は、燃焼速度および残存可燃成分量で評価を行い、それぞれの値は、燃焼速度１．３５分、残存可燃成分量３．０％、低温燃焼性は４２２℃であった。
【００３９】
尚、燃焼速度は、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。）である。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、急激な重量減少が終了した時点における可燃成分あたりに換算した残存重量率（％）である。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、重量減少がこれ以上起こらなくなった時の温度である。
【００４０】
【作用】
本発明に係るシール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な燃焼メカニズムを考えている。
【００４１】
まず、鉄化合物触媒粒子の表面の鉄原子は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、配位不飽和な鉄原子及び酸素原子が生じて、この配位不飽和な活性サイトから活性酸素原子が放出される。次に、この放出された活性酸素原子が触媒粒子表面に吸着した可燃物と反応することによって燃焼が促進されるものと考えている。
【００４２】
【実施例】
次に、本発明の実施例及び比較例を挙げる。
【００４３】
＜鉄化合物触媒１〜６＞
鉄化合物触媒として鉄化合物１〜６を用意した。鉄化合物触媒の特性を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2004210861.tif 000002
【００４５】
＜シールＡ〜Ｇ＞
鉄化合物触媒の種類、および鉄化合物、低密度ポリエチレンの配合量を変化させた以外は、実施の形態と同様にしてシールＡ〜Ｇを調製した。シールの配合を表２に示す。
【００４６】
【表２】
2004210861.tif 000003
【００４７】
＜燃焼試験＞
実施例１〜５、比較例１〜６
シールの種類と試料量、可燃物の種類と試料量を変化させた以外は、実施の形態と同様な方法で燃焼試験を行った。その結果を表３に示す。
【００４８】
【表３】
2004210861.tif 000004
【００４９】
表３からも明らかなように、本発明に係るシールを貼付した可燃物シートによる実施例１〜５は、シールを貼付しない比較例３〜６の可燃物シートに比べて、燃焼速度、残存可燃成分量及び低温燃焼特性のいずれもが優れており、焼却時には完全燃焼して、燃え残りが少なくなることを示している。また、本発明の範囲外の鉄化合物触媒を配合したシールを貼付した可燃物シートによる比較例１及び２は、燃焼特性は向上しなかった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明に係るシールは、可燃物の適当な場所に適当な量の鉄化合物触媒を容易に貼付することができ、更に、該シールを貼付した可燃物を焼却処分した場合、鉄化合物触媒が燃焼促進作用を発揮して、従来、ＮＯｘ量の抑制と焼却炉の破損防止に有効とされる低温、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という効果を有している。
【００５１】
さらに、鉄化合物触媒の燃焼促進作用によって、可燃物の完全燃焼、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、鉄化合物触媒が焼却中に重金属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期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールの構造を示す概略図
【図２】本発明に係る剥離紙を有するシールの構造を示す概略図
【符号の説明】
１：鉄化合物触媒、２：基体、３：粘着剤、４：剥離紙
【図１】
2004210861.tif 000005
【図２】
2004210861.tif 000006