(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子表面乃至粒子表面近傍における硫酸基に基づく硫黄の含有量が０．１〜１．０ｗｔ％である針状または紡錘状の含水酸化鉄粒子からなる含水酸化鉄燃焼触媒。
【請求項２】
下記の条件で測定した場合に、メタンの５０％以上を酸化できる触媒活性を有していることを特徴とする請求項１記載の含水酸化鉄燃焼触媒。
＜試験条件＞
１．試験方法
試験装置：常圧固定床流通式反応装置
反応温度：５５０℃、ＳＶ＝１２８００ｈ−１、１時間通塔後の変化率を測定
２．含水酸化鉄燃焼触媒
触媒量：０．５ｇ
３．原料ガス
酸素分圧が２０．３ｋＰａ、メタン分圧が３．４ｋＰａであるヘリウムガス
【請求項３】
針状または紡錘状含水酸化鉄粒子を硫酸または硫酸塩の酸性水溶液中で処理することを特徴とする請求項１又は２記載の含水酸化鉄燃焼触媒の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の含水酸化鉄燃焼触媒を０．１〜２０．０ｗｔ％含有していることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼触媒として十分な触媒活性を有し、しかも脱水を伴う相転移温度が高められた含水酸化鉄燃焼触媒、その製造方法、及び当該含水酸化鉄燃焼触媒を含有する熱可塑性樹脂成形体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、これにともない、家庭から排出されるごみの量も急増しており、それに伴って廃棄物中に占める各種プラスチック製品の割合も増大してきている。このようなプラスチックごみは、通常、埋め立て或いは焼却処分されているが、埋め立て処分については処分場の不足の問題があった。また、焼却処分した場合においても、焼却炉内の局所的な酸素不足による不完全燃焼が生じてダイオキシン類を多量に生成したり、燃焼カロリーが非常に高いため、焼却炉の炉内温度上昇の原因となって焼却炉が破損する等の問題があった。
【０００３】
このような問題を解決する方法として、焼却炉の再燃焼室個所に２次空気を供給して完全燃焼を促進する方法や、散水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て焼却炉の破損を防止する方法等が提案されている。また、最近、燃焼促進作用を有する紡錘状含水酸化第二鉄粒子や粒状マグネタイト粒子を熱可塑性樹脂に含有させることによって、焼却時の燃焼効率を改善するとともに焼却後の残灰を少なくしたプラスチック製ごみ袋が提案されている（特許第２８２４２０３号）。この方法は、特別な焼却施設を必要としないこと、及び使用する含水酸化鉄粒子やマグネタイト粒子は安全で無毒であり、国民の健康、衛生、安全性の観点や環境汚染防止の観点から優れた方法である。
【０００４】
しかしながら、含水酸化鉄粒子はＦｅ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏなる化学式で示される通り、結晶水を有していて、一般に２００〜２７０℃程度に加熱すると、脱水が生起して赤褐色のヘマタイト（α−Ｆｅ２Ｏ３）に相転移する。したがって、脱水を伴う相転移温度以上で成形加工する必要がある熱可塑性樹脂を使用した場合や、高速で押出成形した場合などのように剪断熱で加工温度が上昇する場合には成形加工中に脱水が起こって製品の色相が大きくばらついたり、発泡して製品不良を引き起こすという問題があった。
【０００５】
一方、従来から含水酸化鉄粒子を着色剤として使用した場合の色相の変化を防止するために、含水酸化鉄粒子の耐熱性を向上させるための改善が種々試みられており、例えば、含水酸化鉄粒子をオートクレーブを用いて水又はアルカリ水溶液中で水熱処理する方法（特公昭５３−２８１５８号公報等）、含水酸化鉄粒子の粒子表面をアルミニウム化合物、ケイ素化合物等で被覆したり、含有、固溶させる方法（特公平６−１７２３７号公報等）、含水酸化鉄粒子をアルカリ水溶液及び酸性水溶液で処理後、Ｆｅ及びＡｌの複合含水酸化物とＡｌ水酸化物を被覆する方法（特開平１１−１２４９２号公報）等が知られている。しかしながら、これらの方法では耐熱性が向上して、脱水を伴う相転移が起こる温度は高くなるものの、逆に燃焼触媒としての触媒活性はむしろ低下するという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、硫黄を含有しているにもかかわらず燃焼触媒として十分な触媒活性を有しており、しかも熱可塑性樹脂に配合したり、成形加工する際の温度が高くなっても色相の変化を起こしにくい含水酸化鉄燃焼触媒及び熱可塑性樹脂に当該含水酸化鉄燃焼触媒を含有させても色むらや発泡等の製品不良のない成形体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、次の通りの本発明によって達成できる。
すなわち、本発明は、
（１）粒子表面乃至粒子表面近傍における硫酸基に基づく硫黄の含有量が０．１〜１．０ｗｔ％である針状または紡錘状の含水酸化鉄粒子からなる含水酸化鉄燃焼触媒。
（２）下記の条件で測定した場合に、メタンの５０％以上を酸化できる触媒活性を有していることを特徴とする（１）記載の含水酸化鉄燃焼触媒。
＜試験条件＞
１．試験方法
試験装置：常圧固定床流通式反応装置
反応温度：５５０℃、ＳＶ＝１２８００ｈ−１、１時間通塔後の変化率を測定
２．含水酸化鉄燃焼触媒
触媒量：０．５ｇ
３．原料ガス
酸素分圧が２０．３ｋＰａ、メタン分圧が３．４ｋＰａであるヘリウムガス
（３）針状または紡錘状含水酸化鉄粒子を硫酸または硫酸塩の酸性水溶液中で処理することを特徴とする（１）又は（２）記載の含水酸化鉄燃焼触媒の製造方法。
（４）（１）又は（２）記載の含水酸化鉄燃焼触媒を０．１〜２０．０ｗｔ％含有していることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体である。
【０００８】
以下に、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒は、ゲータイト、アカゲナイト、レピドクロサイト等の含水酸化鉄粒子の１種又は２種以上からなる。また、その粒子形状は針状或いは紡錘状のいずれでもよいが、特に、超微細繊維が多数束ねられた外観（笹の葉状）を呈する紡錘状が好ましい。更に、本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒は、当該粒子の表面乃至表面近傍の硫酸基に基づく硫黄の含有量が０．１〜１．０ｗｔ％である。好ましくは０．２〜０．８ｗｔ％、より好ましくは０．２〜０．６ｗｔ％である。この含水酸化鉄粒子の表面乃至表面近傍に存在する硫酸基に基づく硫黄の含有量が１．０ｗｔ％を越えると、硫酸基が触媒毒として働いて、燃焼触媒としての触媒活性が急激に低下し、十分な燃焼促進効果が得られない。０．１ｗｔ％未満の場合、十分な耐熱性を得られない。脱水開始温度は、原料として使用した含水酸化鉄粒子の比表面積にはもちろん、表面乃至表面近傍に存在する硫酸基に基づく硫黄含有量により影響される。すなわち、原料として使用した含水酸化鉄粒子のＢＥＴ比表面積値が５〜５０ｍ２／ｇの場合、脱水開始温度が２３０〜２７０℃であるのに対して、同程度のＢＥＴ比表面積値を有する本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒の脱水開始温度は、好ましくは２４０〜３１０℃、より好ましくは２４５℃〜３１０℃、さらに好ましくは２５０℃〜３１０℃と１０〜４０℃高くなる。原料として使用した含水酸化鉄粒子のＢＥＴ比表面積値が５０〜１６０ｍ２／ｇの場合、脱水開始温度が２００〜２３０℃であるのに対して、同程度のＢＥＴ比表面積値を有する本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒の脱水開始温度は、好ましくは２1０〜２７０℃、より好ましくは２１５℃〜２７０℃、さらに好ましくは２２０℃〜２７０℃と１０〜４０℃高くなる。
【０００９】
なお、含水酸化鉄粒子は、一般に鉄原料である硫酸鉄等に由来する硫黄分を不純物として粒子内部に含有しており、この硫黄分が多いと触媒活性が低下するという問題があるが、この不純物としての硫黄分は、後述の実施例及び比較例に示す通り、当該粒子内部を含む粒子全体に存在するものであり、本発明の含水酸化鉄燃焼触媒における含水酸化鉄粒子の表面乃至表面近傍に存在する硫酸基に基づく硫黄とはその効果、作用において全く異なるものである。
【００１０】
また、本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒は、長軸径が０．０５〜２．０μｍが好ましく、より好ましくは０．１〜１．０μｍである。長軸径が２．０μｍを超える場合は、燃焼触媒としての十分な触媒活性が得難く、０．０５μｍ未満の場合は、熱可塑性樹脂との混練性が悪くなる。ＢＥＴ比表面積値は５〜１６０ｍ２／ｇが好ましく、より好ましくは５〜１２０ｍ２／ｇ、さらにより好ましくは５〜１００ｍ２／ｇである。ＢＥＴ比表面積値が５ｍ２／ｇ未満の場合は、燃焼触媒としての十分な触媒活性が得難く、１６０ｍ２／ｇを超える場合は、熱可塑性樹脂との混練性が悪くなる。
【００１１】
本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒は上記構成を必須要件とするものであるが、更に、燃焼触媒として触媒活性が優れていることが好ましい。燃焼触媒としての触媒活性はメタン酸化反応におけるメタン変化率で表すことができ、下記の条件で測定した場合に、本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒は、メタン変化率が５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上である。殊に、本発明に係る紡錘状の含水酸化鉄燃焼触媒は、より優れた触媒活性を有しており、好ましくはメタン変化率が６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらにより好ましくは８０％以上である。
＜試験条件＞
１．試験方法
試験装置： 常圧固定床流通式反応装置
反応温度：５５０℃、ＳＶ＝１２８００ｈ−１、１時間通塔後の変化率を測定
２．含水酸化鉄燃焼触媒
触媒量：０．５ｇ
３．原料ガス
酸素分圧が２０．３ｋＰａ、メタン分圧が３．４ｋＰａであるヘリウムガス
このメタン酸化の変化率が５０％未満では、燃焼触媒としての触媒活性が低いので十分な燃焼促進効果が得られない。
【００１２】
このような含水酸化鉄燃焼触媒は以下のようにして製造することができる。
まず、本発明においては針状または紡錘状の含水酸化鉄粒子を使用する。針状または紡錘状の含水酸化鉄粒子は、例えば、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、それを常法により濾別、水洗、乾燥して製造することができる。なお、本発明において使用する含水酸化鉄粒子の鉄原料である硫酸鉄等に由来する不純物として含まれる硫黄分の含有量は、好ましくは０．６ｗｔ％以下、より好ましくは０．４ｗｔ％以下、さらにより好ましくは０．３ｗｔ％以下である。この硫黄分の含有量が０．６ｗｔ％を越える含水酸化鉄粒子を使用した場合は、得られる含水酸化鉄燃焼触媒の燃焼触媒としての触媒活性が不足するので好ましくない。
【００１３】
次いで、上述した含水酸化鉄粒子を硫酸または硫酸塩の酸性水溶液中で処理するのであるが、処理方法としては、例えば、含水酸化鉄粒子を硫酸または硫酸塩の酸性水溶液中に一定時間浸漬し、しかる後に常法によって液中に懸濁する含水酸化鉄粒子を濾過、乾燥させる方法が挙げられる。また、粒子表面乃至粒子表面近傍における硫黄含有量を調節するために必要に応じて濾過後に水洗を行ってもよい。なお、本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒は、熱可塑性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することも可能である。
【００１４】
この際に使用する硫酸または硫酸塩の酸性水溶液としては、硫酸、亜硫酸等の水溶液は勿論、水溶液にした場合に酸性を呈する硫酸アンモニウム等の硫酸塩水溶液を使用することができる。また、酸性水溶液による処理時のｐＨ値を４以下とするのが好ましく、より好ましくは３．５以下とする。ｐＨ値が４を超える場合には、酸性水溶液処理の効果が得られない。また、必要以上に硫酸、硫酸塩を添加する意味はなく、経済性を考慮するとその下限値はｐＨ値が０．１程度である。好ましい酸性水溶液としては硫酸の０．００１〜２Ｎ水溶液が挙げられる。
【００１５】
また、上述した含水酸化鉄粒子を処理するために酸性水溶液中に投入する含水酸化鉄粒子の濃度は、１〜３００ｇ／Ｌであることが望ましく、１０〜２００ｇ／Ｌであることがより望ましい。１ｇ／Ｌ未満の場合には処理単位の処理量が少なすぎるため工業的でない。３００ｇ／Ｌを越える場合には、均一な処理を行うことが困難となる。更に、処理温度は１０〜１００℃が好ましく、より好ましくは２０〜８０℃、さらにより好ましくは２０〜７０℃である。１０℃未満の場合には処理の効果を得るために非常に長時間を要するため、工業的に不利となる。１００℃を越える場合には、オートクレーブ等の装置を必要とするため工業的に好ましくない。処理時間は、通常、１５分間以上が好ましく、より好ましくは２０分間以上処理する。必要以上に長時間処理することは意味がなく、経済性を考慮すれば、その上限値は３６０分間程度である。
【００１６】
次に、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体について述べる。
熱可塑性樹脂としては、通常の押出成形、射出成形、プレス成形等の成形加工が可能なものであれば特に制限なく使用できるが、例えば、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、エチレンと（メタ）アクリル酸エステルや酢酸ビニル等の他の重合性単量体との共重合体等のポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂或いはポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。それらの中でもポリオレフィン系樹脂が好適に使用でき、特に、高密度ポリエチレンやポリプロピレン等のようにポリオレフィン系樹脂の中でも高い成形加工温度を必要とする熱可塑性樹脂を使用する場合に好適である。
【００１７】
本発明に係る熱可塑性樹脂成形体は、上述した熱可塑性樹脂と、含水酸化鉄燃焼触媒又は含水酸化鉄燃焼触媒と熱可塑性樹脂からなるマスターバッチとを混合して押出機等に供給し、溶融混練した後、所用の成形機にて所定形状に成形して製造することができる。この際、本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒は、脱水を伴う相転移温度が高められているので、従来、含水酸化鉄粒子を配合した場合に変色しやすかった熱可塑性樹脂を使用した場合であっても変色したり、発泡したりすることなく熱可塑性樹脂成形体を製造することができるのである。なお、熱可塑性樹脂成形体中の含水酸化鉄燃焼触媒の含有量は０．１〜２０．０ｗｔ％であり、好ましくは０．５〜１０．０ｗｔ％、より好ましくは１．０〜８．０ｗｔ％である。含水酸化鉄燃焼触媒の含有量が０．１ｗｔ％未満では燃焼促進効果が不十分であり、逆に２０．０ｗｔ％を超えて含有させても含有量に見合った燃焼促進効果は発揮できず、かえって機械的強度の低下やコストアップ、或いは成形加工性の低下の原因となるので好ましくない。
更に、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体には、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。
【００１８】
【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。
含水酸化鉄燃焼触媒の燃焼触媒としての触媒活性は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す常圧固定床流通式反応装置１を用いてメタン酸化反応におけるメタン変化率を測定して評価した。本反応装置１の反応管２は石英製で、中央部は内径９ｍｍ、長さ３０ｍｍ、またその両端は内径４ｍｍの管からなっており、全長は２５０ｍｍである。
この反応管２の中央部に触媒として１０〜２０メッシュに整粒した本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒２１を０．５ｇ充填し、両端を石英ウール２２で固定した。次いで、この触媒を充填した反応管２を５５０℃に制御した管状電気炉３内に挿入して、２０分間ヘリウムガス中でホールドした後、酸素分圧が２０．３ｋＰａ、メタン分圧が３．４ｋＰａになるようにヘリウムガスで希釈した原料ガスを反応系に導入して反応を開始させ、熱伝導度型検出器を装備したオンラインガスクロマトグラフ（島津製作所製：ＧＣ−８ＡＰＴ）と積分器（島津製作所製：Ｃ−Ｒ６Ａ）を用いて、原料ガスを１時間通塔させた後の生成物をサンプリングしてメタン及び二酸化炭素のモル数を測定し、下記の計算式に従ってメタン変化率を求めた。
メタン変化率（％）＝（１−ＣＨ４／（ＣＨ４＋ＣＯ２））×１００
ガスクロマトグフのキャリアーガスにはヘリウムを使用し、カラムとして、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｉｅｖｅ  ５Ａ（２０ｃｍ×３ｍｍ）とＰｏｒａｐａｃ  Ｎ（６ｍ×３ｍｍ）の２種類を使用して、前者はメタンの検出に、後者は二酸化炭素の検出に用いた。なお、このときのＳＶ＝１２８００ｈ−１であった。ここで、ＳＶとは、Ｓｐａｃｅ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙをいい、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。
【００１９】
含水酸化鉄燃焼触媒の脱水開始温度は、熱重量同時測定装置（島津製作所製：ＤＴＧ−４０）を用いて熱重量分析（ＴＧＡ）を昇温速度１０℃／分、室温から８００℃までの温度で行い、急激な減量を開始する前のプラトー領域と急激に減量している領域に相当する２つの曲線のそれぞれについて接線を引き、両接線の交点に対応する温度を読み取り、脱水開始温度とした。
含水酸化鉄燃焼触媒の粒子表面乃至粒子表面近傍における硫酸基に基づく硫黄の存在の有無は、Ｘ線光電子分光分析装置（島津製作所製：ＥＳＣＡ−１０００）を用いたＸ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）によって表面近傍に存在する硫黄（２ｐ軌道）のピーク（１６９ｅＶ付近）、硫酸基中の酸素（１ｓ軌道）のピーク（５３１．９ｅＶ）を測定して確認した。また、粒子表面乃至粒子表面近傍における硫酸基に基づく硫黄の含有量は、炭素−硫黄分析計（（株）堀場製作所製：ＥＭＩＡ−２２００型）を用いて、硫酸又は硫酸塩の酸性水溶液で処理する前後の含水酸化鉄粒子の硫黄含有量を測定し、その差により示した。
含水酸化鉄燃焼触媒の平均粒径は、電子顕微鏡写真から測定した数値の平均値で示した。
含水酸化鉄燃焼触媒のＢＥＴ比表面積値は、ＢＥＴ法により測定した値で示した。
【００２０】
【作用】
本発明において最も重要な点は、針状または紡錘状であって、粒子表面乃至粒子表面近傍における硫黄含有量が０．１〜１．０ｗｔ％である含水酸化鉄粒子からなる含水酸化鉄燃焼触媒は、燃焼触媒としての十分な触媒活性を有しており、しかも従来知られている含水酸化鉄粒子よりも脱水を伴う相転移温度が高いという事実である。
【００２１】
この事実について本発明者は次のように考えている。含水酸化鉄粒子が燃焼触媒として作用する際の燃焼メカニズムは、まず含水酸化鉄燃焼触媒が、燃焼過程における加熱によって脱水してヘマタイトが生成し、ヘマタイト表面の酸素原子が有機物と反応することにより酸化反応が進行する。このとき同時にヘマタイト表面はマグネタイトに構造変化するが、マグネタイトは酸素を雰囲気中から補充して再びヘマタイトに構造変化するといった反応が繰り返されるものと考えている。
そして、本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒が硫酸基に基づく硫黄分を含有しているにもかかわらず燃焼触媒として十分な触媒活性を発揮できるのは、熱重量分析（ＴＧＡ）において５００℃付近で質量減少が起こっていることからも推測されるように、５００℃以上もの高温では含水酸化鉄粒子の表面乃至表面近傍に存在している硫酸基に基づく硫黄分が二酸化硫黄等（ＳＯｘ）として気化することによるものと考えられる。したがって、本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒は５００℃未満の低温下では硫酸基に基づく硫黄が触媒毒となるので燃焼触媒としての触媒活性が不十分であるが、概ね８００℃以上で行われる焼却時には燃焼触媒として十分な触媒活性を有しているのである。
一方，鉄原料である硫酸鉄等に由来する含水酸化鉄に不純物として含まれる硫黄分は、含水酸化鉄粒子中の酸素と硫黄が置換し、その上、５００℃以上の高温においても気化しないため、０．６ｗｔ％を超えると著しく触媒活性が低下する。
【００２２】
また、本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒の脱水を伴う相転移温度が高くなるのは、含水酸化鉄粒子の表面乃至表面近傍に存在する硫酸基が結晶内の鉄原子の移動を抑制して、水分子を出にくくするためと考えている。
【００２３】
【実施例】
以下に、本発明を実施例並びに比較例によって説明する。
実施例１
ＢＥＴ比表面積８５ｍ２／ｇ、平均長軸径０．２５μｍ、不純物である硫黄含有量が０．０５ｗｔ％である紡錘状のゲータイト粒子５ｇを０．０５Ｎ硫酸水溶液中に懸濁させて、ｐＨ１．７、濃度５０ｇ／Ｌの懸濁液に調整した。上記懸濁液を攪拌しながら、５０℃で３０分間硫酸処理し、吸引濾過して得られた沈殿物を空気中５０℃で乾燥して含水酸化鉄燃焼触媒を得た。得られた含水酸化鉄燃焼触媒は、ＢＥＴ比表面積６８ｍ２／ｇ、平均長軸径０．２５μｍであり、ＸＰＳによる測定の結果、含水酸化鉄燃焼触媒の粒子表面乃至粒子表面近傍に硫酸基に基づく硫黄が存在することが確認され、炭素−硫黄分析計を用いて測定した結果、含水酸化鉄燃焼触媒の粒子表面乃至粒子表面近傍における硫黄含有量は０．３８ｗｔ％であった。また、得られた含水酸化鉄燃焼触媒の脱水開始温度は２４５℃であり、後出の比較例１の含水酸化鉄燃焼触媒に比べて高く、ヘマタイトへの相転移が抑制されたものであった（図２の（Ｘ−１）参照）。更に、５５０℃におけるメタン酸化反応におけるメタン変化率は９５％と十分な燃焼触媒としての触媒活性を示した。
【００２４】
更に、この含水酸化鉄燃焼触媒を融点１３５℃の高密度ポリエチレンに５％配合して口径５０ｍｍ、ダイス径１２５ｍｍ、リップ開度１ｍｍ、シリンダ温度２００℃、ダイス温度２００℃、吐出量８０ｋｇ／ｈの条件で成形したところ、剪断熱が発生して樹脂温度が２３０℃まで上昇したにもかかわらず変色は見られず、含水酸化鉄本来の黄色に着色したポリエチレンフィルムが得られた。また、この成形体は短時間で燃焼し、燃焼中に煙が発生することもなかった。また、燃焼終了時に残さ中の燃え残りも少なく完全燃焼していることがわかった。
【００２５】
比較例１
実施例１に記載の硫酸処理をする前の含水酸化鉄燃焼触媒粒子は、不純物である硫黄を０．０５ｗｔ％含有していたが、粒子表面乃至粒子表面近傍には硫黄が存在していないことをＸＰＳで確認した。また、メタン酸化反応におけるメタン変化率は９５％と十分な燃焼触媒としての触媒活性を示したが、脱水開始温度は２１２℃と上記実施例１に記載の含水酸化鉄燃焼触媒の脱水開始温度に比べて３３℃低かった。（図２の（Ｘ−２）参照）。
更に、この含水酸化鉄燃焼触媒を実施例１と同条件で融点１３５℃の高密度ポリエチレンに５％配合して成形したところ、樹脂温度が２３０℃まで上昇したことによって、やや赤色に変色して、目的とする色合いのものは得られなかった。
【００２６】
実施例２
ＢＥＴ比表面積１７ｍ２／ｇ、平均長軸径０．８０μｍ、不純物である硫黄含有量が０．２８ｗｔ％である針状のゲータイト粒子１０ｇを１Ｎ硫酸水溶液中に懸濁させて、ｐＨ０．４５、濃度１００ｇ／Ｌの懸濁液に調整した。上記懸濁液を攪拌しながら、３０℃で２０分間硫酸処理し、吸引濾過して得られた沈殿物を空気中５０℃で乾燥して本発明の含水酸化鉄燃焼触媒を得た。得られた含水酸化鉄燃焼触媒は、ＢＥＴ比表面積８．０ｍ２／ｇ、平均長軸径０．８０μｍであり、Ｘ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）による測定の結果、含水酸化鉄燃焼触媒の粒子表面乃至粒子表面近傍に硫酸基に基づく硫黄が存在することが確認され、炭素−硫黄分析計（（株）堀場製作所製：ＥＭＩＡ−２２００型）を用いて測定した結果、含水酸化鉄燃焼触媒の粒子表面乃至粒子表面近傍における硫黄含有量は０．４３ｗｔ％であった。また、得られた含水酸化鉄燃焼触媒の脱水開始温度は２９０℃であり、後出の比較例２の含水酸化鉄燃焼触媒に比べて高く、ヘマタイトへの相転移が抑制されたものであった（図３の（Ｙ−１）参照）。更に、５５０℃におけるメタン酸化反応におけるメタン変化率は８２％と十分な燃焼触媒としての触媒活性を示した。
【００２７】
更に、この含水酸化鉄燃焼触媒を融点２１８℃の６−６６共重合ナイロンに５％配合して口径５０ｍｍ、ダイス径１２５ｍｍ、リップ開度１ｍｍ、シリンダ温度２６０℃、ダイス温度２６０℃、吐出量６０ｋｇ／ｈで成形したところ樹脂温度は２７０℃であったが脱水に伴う発泡や変色は見られなかった。また、この成形体は短時間で燃焼し、燃焼中に煙が発生することもなかった。また、燃焼終了時に残さ中の燃え残りも少なく完全燃焼していることがわかった。
【００２８】
比較例２
実施例２に記載の硫酸処理をする前の含水酸化鉄燃焼触媒粒子は、不純物としての硫黄を０．２８ｗｔ％含有していたが、粒子表面乃至粒子表面近傍には硫黄が存在していないことをＸＰＳで確認した。また、メタン酸化反応におけるメタン変化率は８３％と十分な燃焼触媒としての触媒活性を示したが、脱水開始温度は２６３℃と上記実施例２に記載の含水酸化鉄燃焼触媒の脱水開始温度に比べて２７℃低かった。（図３の（Ｙ−２）参照）。
更に、この含水酸化鉄燃焼触媒を実施例２と同条件で融点２１８℃の６−６６共重合ナイロンに５％配合して成形したところ、樹脂温度が２７０℃まで上昇したことによって、やや赤色に変色して、目的とする色合いのものは得られなかった。
【００２９】
比較例３
ＢＥＴ比表面積２０ｍ２／ｇ、平均長軸径０．７８μｍ、不純物である硫黄含有量が０．６５ｗｔ％であり、ＸＰＳで粒子表面乃至粒子表面近傍には硫黄が存在していない針状の含水酸化鉄燃焼触媒粒子の脱水開始温度は２６２℃であった。更に、５５０℃におけるメタン酸化反応におけるメタン変化率は４５％であり、触媒活性が悪いものであった。
更に、上記含水酸化鉄燃焼触媒を融点２１８℃の６−６６共重合ナイロンに配合して混練したところ、やや赤色に変色した。
【００３０】
【効果】
本発明に係る含水酸化鉄燃焼触媒は、燃焼触媒として十分な触媒活性を有し、しかも脱水を伴う相転移温度が高められているので、熱可塑性樹脂に練り込む際の加工温度が高い場合においても色変化を起こしにくく、しかも得られた熱可塑性樹脂成形体は、焼却処理時に含水酸化鉄燃焼触媒の燃焼触媒としての作用によって燃焼速度が速く、完全燃焼しやすいのでダイオキシン類の生成の抑制にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】常圧固定床流通式反応装置の全体概念図（Ａ）、及びその反応管部分の拡大図（Ｂ）である。
【図２】実施例１に係る本発明の含水酸化鉄燃焼触媒（Ｘ−１）及び比較例１の処理前の含水酸化鉄粒子（Ｘ−２）の空気気流中における熱重量分析（ＴＧＡ）の結果を示すチャートである。
【図３】実施例２に係る本発明の含水酸化鉄燃焼触媒（Ｙ−１）及び比較例２の処理前の含水酸化鉄粒子（Ｙ−２）の空気気流中における熱重量分析（ＴＧＡ）の結果を示すチャートである。
【符号の説明】
１        常圧固定床流通式反応装置
２        反応管
２１      触媒
２２      石英ウール
３        管状電気炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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