はじめに
現在、世界的に緊急かつ不可離な課題である地球環境問題を背景に、日本の社会全体が資源の有効利用を目指した循環型社会へと急激に転換しつつある。その転換を急いだあまりに、安金という視点がおざなりにされたのではないかと思われる災害が発生している。例えば、三重県や福岡県などで発生したRDFの発熱・発火、爆発事故などは記憶に新しいところである。当名古屋市消防研究室においても、過去数年にわたり自然発火の原因究明をめざして、金属切削屑、自動車のシュレッダーダストの自然発火メカニズムについて継続的に研究いたを進めてきた。今回、RDFの自然発火性について研究を行い貴重なデータが得られたので、その中から次の３項目について紹介する。 • RDFの熱分解により発生する可燃性ガス量(重量比) •出火に至るRDFの発熱特性（定温加熱試験） • RDF抽出油の定性分析及び熱分析等なお、名古屋市においては、RDFは火災予防条例の改正により平成17年12月から指定可燃物として規制されている。
目的
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平成15年８月の三重ごみ固形燃料発電所火災・爆発以来、各機関でRDFに関して様々な研究が行われ多数の報告もされているが、自然発火のメカニズム並びに爆発火災について、いまだ十分に明らかにされたとは言えない。そこSafety & Tomorrow No.110(2006.11)で、RDFに関して各種の実験を行い、火災・爆発の原因究明の一助とする。
実験方法
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(1)試料試料1 ：三重県内で製造されたRDF試料2 ：試料1を油圧プレスで押しつぶした後、手作業で細かくちぎり、フレーク状にしたRDF試料3 ：試料2をジエチルエーテルでソックスレー抽出（約６時間）を行い脱脂したRDF試料4 ：試料2の抽出液を減圧濊縮して得られたオイル状物質（試料1約100gから約6 gのオイル状物質が得られた。) DOP (Dioctyl Phthalate) :和光純薬工業梯製フタル酸ジオクチル(和光一級) (2)　可燃性ガス量（重量比）の測定試料１（10個）を各々秤量後、ガラス製サンプル管（蓋なし）に一個ずつ入れ、恒温槽（アドバンテック東洋㈱製定温乾燥機SP – 650）により107℃ 4時間加熱した。放冷後秤量し、重量減少を求めた。（加熱温度は、短時間で水分を完全に気化させるため、100℃よりも多少高めに設定した。)加熱秤量後の試料1を再度ヤマト科学開製精密恒温器DF42により200℃ 4時間加熱した。放冷後秤量し、重量減少を求めた。 〈再加熱温度は、RDFの発火温度かである240℃よりも低め
に設定した。)
(3)定温加熱試験（ワイヤーバスケット試験法に類似した試験）ステンレス製網かご（直径15cm高さ15cm）に試料2 （500g）を脱脂綿(70g）で包んで入れ、上部から2.8kgの加重をかけた。これを恒温楢（アドバンテック東洋夠製定温乾燥機SP – 650）中で100℃12時間加熱し、熱電対により中心部及び雰囲気温度を測定した。加熱終了後、一旦産温まで放命したのち、再び150℃で約9時間加熱した。試料3 （500g）についても、試料2と同様の方法で行った。ただし、100℃の加熱時間は10時間30分であった。試料4については、円筒状に巻いた脱脂綿(100g)の中心部に試料4 （15g）を含含させた後、上記同様ステンレス製網かごに入れて100℃ 8時間加熱し、熱電対により中心部及び雰囲気温度を測定した。 (4) RDF抽出油の定性分析試料4について、ガスクロマトグラフ質量分析（GCMS）及び熱分解ガスクロマトグラフ質量分析（Py – GCMS）を行った。詳細な測定条件は、次のとおりである。 ＜GCMS測定条件＞装置：日本電子株式会社製Automass150／カラム：キャピラリーカラムDB－１　25m／移動相：He／インジェクション温度：300℃／昇温プログラム：初期温度（100℃）、初期保持時間（０分）、昇溫速度（５℃／分）、最終溫度（300℃）、最終溫度保持時間（0分）／注入試料：ジエチルエーテルで希釈後、1 μℓ <Py-GCMS測定条件> •熱分解条件（アルカリ加水分解を加味して熱分解を行い、油脂の脂肪酸をメチルエステル化する。温度：300℃／時間：10秒／雰囲気：He／試料量：0.1mg／反応試薬：TMAH（水酸化テトラメチルアンモニウム) •賀量分析条件装置： J M S – A X – 5 0 0 ／カラム： 5 %Pheny1 Methy1 Silicone  30m／移動相： He／インジェクション温度：280℃／昇温プログラム：初期温度（150℃）、初期保持時間( 0分) 、昇温速度（5 ℃ ／分）、最終温度(280℃)、最終温度保持時間（0分）／イオン源温度：200℃／イオン化電圧：70eV (5)熱分析(DSC)セイコー電子工業附製DSC6200Rにより試料4及びDOPについて各々熱分析（DSC）を行うた。詳細な測定条件は、次のとおりである。 ＜測定条件＞サンプル賞量：試料4. (5.220mg) / DOP (7.870mg) ＜共通測定条件＞リファレンス：アルミナ&リファレンス買量：3.490mg／溫度：50℃→300℃（10℃/minで昇温）／サンプル容器：SUS15－CAPSULE
3 実験結果
(1)可燃性ガス量（重量比）の測定試料１を107℃４時間加熱したときの重量減少を表1に、また、200℃ 4時間加熱したときの童量減少を表2に示す。さらに、表3にこれらを合算した重量減少を示す。しなし107℃ 4時間加熱時、概親上試料変化はなかった。200℃ 4時間加熱時は刺激臭がし、すべての試料が概観上馬く変色（写真１）した。また、10サンプル中４サンプルについては、一部洛融物が見られた。  1975年
(2)定温加熱試験試料2及び3の100℃での定温加熱試験では、中心部温度は100℃を超えることはなかったが、150℃では試料2及び3ともほぼ同様に加熱開始後約6時間で雰囲気温度を超え、約8時間後には激しく発煙し、恒温槽から取り出した時点で発火した。試料2及び3の定温加熱試酸結果（150℃）を図1及び2に示す。試料4については、中心部温度は100℃での定温加熱試験で、約3時間で雰囲気温度を超えて約５時間後に最高115℃まで達したが、その後は徐々に低下していった。この結果を図３に示す。 (3) RDF抽出油の定性分析試料4のガスクロマトグラフ質量分析政2 26 Safety & Tomorrow No. 1 1 0 (2006.11)
表1
M/Z
(GCMS)のトータルイオンクロマトグラムを図４に、また、図４中の最も大きいピーク（A）のマススペクトルを図５に示す。熱分解ガスクロマトグラフ質量分析(Py- GCMS）のトータルイオンクロマトグラムを図6に、また、図6中のピーク①～⑧のマススペクトルを図7及び8に示す。これらのマススペクトルの定性分析結果から、各ピークの成分は表４のように考えられる。 (4)熱分析(DSC) eng試料4及びDOPについて、各々行った熱分析(DSC)の結果を図9及び10に示す。 1. Profession 31 p 4 。考察者には、1980年(1)。可燃性ガス量の測定（重量比） 107℃で加熱したときの重量減少は主に水分が蒸発したものと推定されるが、水分以外の挿発性成分による重量減少も含まれているものと考えられる。  1970年:  4 200℃での重量減少（約10%）は、揮発性成分Safety & Tomorrow No.110(2006.11)図8 -ピーク⑤〜⑧のマススベクトルコンによるものはもちろんであるが、加熱後の試料状態から主に熱分解によるものと考えられ、これらは可燃性やであると推定されることから、条件が整えば爆発する可能性は十分にある。 (2)ド定温加熱試験・定性分析・熱分析150℃の定温加熱試験において、試料３（脱贈RDF）が試料2 （未脱贈RDF）とほぼ同様時に発火したという非常に興味の持てる結果が得られた。この事実は、自己発熱してRDFを発火温度まで上昇させる物質が含有されている油類だけでなく、脱脂後もRDF内部にまだ存在していることを示している。また、加熱開始後約8時間で激しく発煙し、発火に至らていることは、自然発火しやすいものであることを如実に示している。総務省消防庁の報告書号によれば、「RDF層の温度が150℃程度に達した場合、 RDF層の厚みが150mm程度あれば熱損失があっても温度上昇が継続する」とあり、本実験結果と矛盾しない。 RDFに含有されている油類については、試料4の定性分析から、リノール酸など不飽和結合を含む油脂類が検出されている。試料４の定温加熱試験（100℃）で115℃までの発熱、また、熱分析で101.7℃という比較的低い温度での発熱開始は、これら油脂類の酸化発熱によるものである。試料4には、油脂類のほか数多くの有機物が検出されている。特にプラスチックの可塑剤であるDOPは著しく多量（図４）に検出されている。これは、熱分析で発熱開始温度が163.8℃であることから、150℃の定温加熱試験で発熱を開始する可能性は十分に予想される（熱分析での発熱開始温度は、昇温速度に依存し、昇温速度が小さくなれば低温側にシフトする)。 Safety & Tomorrow No.110(2006.11)    28脱脂したRDFが150℃の加熱でも発熱・発火するのは、プラスチック中に練りこまれているDOPが今回の抽出操作では十分に抽出できずに相当量残っていて、これが発熱に大きな役割を果たしていたとも考えられ、今後の研究課題である。もちろん、プラスチックにはDOPに代表される可塑剤のほかにも、多種多様な添加剤が含まれていることから、これらの物質も当然無視はできないものと考えられる。また、RDFは製造過程で加熱されていることから、合有されているプラスチックが150℃前後で自己発熱しやすいものに変化している可能性もないとはいえない。いずれにしても、RDFの原料がごみであることから、何が含まれているかすべてを特定することは不可能であるが、全国各地で発熱・火災事故が発生していることを考えると、その愛因はある程度普遍的に含まれる物質であることは容易に推定される。このことから、RDFの温度がある程度上昇した後に発火にまで温度上昇させる要因のひとつが、プラスチックの可塑剤として多用されているDOPの酸化発熱である可能性は十分に考えられる。
まとめ
RDFの発熱・発火の主な原因については、各研究機関により、①生物発酵による発熱②油脂Safety & Tomorrow No.110(2006.11)類など有機物の酸化による発熱③無機成分の化学反応による発熱④高温のRDFの持ち込みなどが指摘されている。本研究においては、RDFには確かに油脂類が含まれ、これらは比較的低温で発熱すること、さらに、脱脂しても150℃で加熱するとRDFが発火するという新たな知見を得た。特に、脱胎後の発火については、DOPなどプラスチックの可塑剤の酸化発熱が大きな役割を果たしているのではないかと考えられる。すなわち、ある程度RDFの温度が上昇した後は、油脂類のほかにプラスチックの可塑剤であるDOPなども酸化発熱し発火に至るものと考えられる。
lle辞
本研究にあたりご指導・ご助言を頂いた名古屋市立大学大学院システム自然科学研究科清水興安教授、桑江彰夫教授並びに名古屋女子大学大学院生活学研究科福田靖子教授、また、試料の定性分析にご協力を頂いた日本電子株式会社に深く感謝致します。
参考文献一
1） 柴田矯史,消防研究室年報（名古屋市消防局）,30,pp.32-35 (2001) 2） 柴田藩史,消防研究室年報（名古屋市消防局）,32.pp.31-35 (2003) 3）総務省消防庁,ごみ固形化燃料等関係施設の安全対策調査検討報告書,p.35（平成15年12月） 4 ） 総務省消防庁,ごみ固形化燃料等関係施設の安全対策調査検討報告書,p.38（平成15年12月） 5）総務省消防庁,ごみ固形化燃料等関係施設の安全対策調査検討報告書,p.41（平成15年12月） 200 and the state Market Parket Services in 2019 - 10:55 - 10:55 - story - son of the cont RACIAL STATE AND STATE topulars (2002) s : 7 1年の日: 51 - 51 - 51 - 51 - 51年の日: 51 - 51年の日: 51 - 52年のon a situation of the state. who do hold and hold hold which seems of the state of the h  Barada (197) ,  events , Parameter 200 - 100 finds 2000年 1000 calcia Companies o A Part of the Part of the for the state And Harmone 23, 246 - 31, 247 - 31, 247 - (Holland) ,それは、やなどのなParticles 100 of Moschusetts 1 HDS 1 6 D Park 1 S eration of the state of the content of the a the formal state of state t