JPH07257594A - プラスチック製ごみ袋 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】可燃ごみと一緒に焼却処分することにより低
温、低酸素濃度条件下においても燃焼効率を維持するこ
とができ、焼却後の燃え残りや残灰、あるいは有害物を
できるだけ少なくすることができるプラスチック製ごみ
袋を提供することを目的とする。 【構成】紡錘状含水酸化第二鉄粒子又は表面含水量が
０．０２wt%/m²/g以上である粒状マグネタイト粒子もし
くは当該両粒子の混合物を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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた燃焼効率が付与
されたプラスチック製ごみ袋、詳述すれば、低温、低酸
素濃度条件下においても、燃焼促進作用により焼却後の
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、ごみ処理の問題は大きな
社会問題となっている。

【０００３】これらごみの処理のうち、可燃ごみに関し
ては、一般にポリエチレン樹脂で代表される熱可塑性樹
脂に各種顔料を添加した黒色あるいは青色のプラスチッ
ク製ごみ袋に詰められたごみを焼却炉で焼却し、焼却後
の残灰や燃え残りは埋立処分するという方法が採られて
いる。

【０００４】しかしながら、可燃ごみの焼却処理には以
下のような問題があった。すなわち、燃焼中に発生する
ＮＯｘによる大気汚染、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、あるいは有害なダイオキシ
ンの生成等の問題に加えて、可燃ごみ中に燃焼カロリー
の高いプラスチック廃棄物やプラスチック製ごみ袋が多
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が破損する等の問題があった。

【０００５】このような問題を解決する方法としては、
例えば低酸素濃度下で燃焼させてＮＯｘ量を抑制する方
法、散水しながら燃焼するなどして炉内を一定温度以下
にコントロールし温度上昇による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立処分する方法等が提案さ
れている。更に、可燃ごみと一緒に焼却処分されるプラ
スチック製ごみ袋についても、最近、従来のごみ袋に代
えて炭酸カルシウムを多量に含有させた半透明のごみ袋
を義務づけてごみ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】一方、プラスチックに酸化鉄を含有させた
例としては、熱可塑性樹脂に強磁性体微粉末を分散させ
て磁気の作用によってプラスチック廃棄物を分別する方
法（特開昭５２−６８２４７号公報）やポリエチレン、
ポリプロピレンに酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化
ニッケル及び酸化鉄を含有させて袋中の悪臭の防止を図
る方法（特開平３−２１２３５３号公報）等が提案され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ごみの焼却にあたって
は燃焼時に発生するＮＯｘ量の抑制、焼却炉の破損の防
止と共に焼却後の燃え残りや残灰の量をできるだけ少な
くすることが現在強く要求されているところであるが、
低温、低酸素濃度条件下で焼却すれば燃焼時に発生する
ＮＯｘ量の抑制と焼却炉の破損防止には有効であるが、
燃焼効率が低下するため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フィルム
からなるプラスチック製ごみ袋は、高温による焼却炉の
破損防止には効果があるが、逆に、焼却後の残灰量は炭
酸カルシウムの添加相当量だけ増加するという問題があ
った。

【０００８】前出の特開昭５２−６８２４７号公報の方
法は、マグネタイト等の強磁性体微粉末をプラスチック
中に混合分散させて磁性を付与しプラスチック回収を目
的とするものであり、特開平３−２１２３５３号公報の
方法は、少なくとも酸化チタン、酸化アルミニウム、酸
化ニッケル及び酸化鉄を含むガス分解物質を、袋を構成
するポリエチレン又はポリプロピレン中に含有させるこ
とにより、袋中の生ごみ等の悪臭を防止することを目的
とするものである。

【０００９】そこで、本発明は、可燃ごみと一緒に焼却
処分することにより低温、低酸素濃度条件下においても
燃焼効率を維持することができ、焼却後の燃え残りや残
灰、あるいは有害物をできるだけ少なくすることができ
るプラスチック製ごみ袋を提供することを技術的課題と
する。

【００１０】

【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
紡錘状含水酸化第二鉄粒子又は表面含水量が０．０２wt
%/m²/g以上である粒状マグネタイト粒子もしくは当該両
粒子の混合物を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である。

【００１１】次に、本発明実施にあたっての諸条件につ
いて述べる。本発明における熱可塑性樹脂としては、通
常の押出成形に適するものであれば特に制限なく使用で
きるが、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、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が大量に入手でき、安価で
あるので好適に使用できる。また、従来のプラスチック
製ごみ袋に使用されていた再生原料ももちろん使用可能
である。

【００１２】本発明における紡錘状含水酸化第二鉄粒子
としては、紡錘状ゲータイト（α−ＦｅＯＯＨ）粒子等
が挙げられる。この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、長軸径が０．０
５〜１．５μｍ、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。燃焼効率を考慮すれば、長軸径が
０．１〜０．５μｍ、軸比が３〜１５であって、ＢＥＴ
比表面積が５０m²/g以上が好ましい。ＢＥＴ比表面積が
１５０m²/gより大きくなると熱可塑性樹脂との混練性が
悪くなる。

【００１３】本発明におけるマグネタイト（ＦｅＯ_x ・
Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、０＜ｘ≦１）粒子は、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マグ
ネタイト粒子であり、ＢＥＴ比表面積２〜３０m²/g、平
均粒子径が０．０３〜１．０μｍであり、燃焼効率を考
慮すればＢＥＴ比表面積が４m²/g以上、平均粒子径０．
５μｍ以下が好ましい。ＢＥＴ比表面積が２５m²/gより
大きいか、平均粒子径が０．０５μｍ未満の場合には熱
可塑性樹脂との混練性が悪くなる。本発明における粒状
マグネタイト粒子の表面含水量は０．０２wt%/m²/g以上
である。０．０２wt%/m²/g未満の場合には、本発明の目
的とする燃焼効率が付与されたプラスチック製ごみ袋が
得られない。また、０．１０wt%/m²/gを超える場合に
は、粒状マグネタイト粒子の熱可塑性樹脂との混練性が
悪くなる。

【００１４】本発明における紡錘状含水酸化第二鉄粒子
は第一鉄塩水溶液と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２０〜７０℃
の温度範囲において温度を制御しながら空気等の酸素含
有ガスを通気することにより水溶液中から生成させるこ
とができる。

【００１５】本発明における粒状マグネタイト粒子は第
一鉄塩水溶液と水酸化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４５〜１００℃
の温度範囲において温度を制御しながら空気等の酸素含
有ガスを通気することにより水溶液中から生成させるこ
とができる。

【００１６】本発明においては、目的に応じて燃焼効率
を考慮し紡錘状含水酸化第二鉄粒子及び特定範囲の表面
含水量を有する粒状マグネタイト粒子（以下、粒状マグ
ネタイト粒子という。）から選ばれた１種又は２種以上
を選択して使用できる。

【００１７】なお、本発明における紡錘状含水酸化第二
鉄粒子や粒状マグネタイト粒子は、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
表面処理して使用することも可能である。

【００１８】本発明における熱可塑性樹脂中の紡錘状含
水酸化第二鉄粒子又は粒状マグネタイト粒子の含有量は
０．１〜２０．０ｗｔ％である。０．１ｗｔ％未満の場
合には、燃焼効率を向上させる効果が不十分であり、２
０．０ｗｔ％を超える場合には、フィルムの強度低下が
著しく、耐候性も悪くなるのでプラスチック製ごみ袋と
して好ましくない。本発明の目的である、焼却炉中の可
燃ごみ全体の燃焼効率を向上させることを考慮すると
０．５〜１０．０ｗｔ％、特に１．０〜８．０ｗｔ％が
好ましい。

【００１９】本発明のプラスチック製ごみ袋は、一般
に、前述したポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂と紡錘
状含水酸化第二鉄粒子や粒状マグネタイト粒子とを混合
して通常の押出機等に供給し、溶融混練した後、インフ
レーション法、Ｔダイ法等の方法で厚み２０〜１００μ
ｍ程度のフィルム状に製膜し、所定形状にヒートシール
して製造することができる。

【００２０】本発明におけるプラスチック製ごみ袋に用
いる熱可塑性樹脂フィルムには、紡錘状含水酸化第二鉄
粒子や粒状マグネタイト粒子以外に、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。

【００２１】

【作用】本発明において最も重要な点は、紡錘状含水酸
化第二鉄粒子又は特定範囲の表面含水量を有する粒状マ
グネタイト粒子もしくは当該両粒子の混合物を０．１〜
２０．０ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂フィルムは、優れ
た燃焼効率が付与されており、低温、低酸素濃度条件下
でも、焼却後の残灰を少なくすることができるという事
実である。

【００２２】この事実について本発明者は次のように考
えている。本発明における燃焼メカニズムについて、先
ず含水酸化第二鉄粒子や酸化鉄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
ずる。次に、このようにして生成した配位不飽和な活性
サイトが燃焼過程で生起する酸素吸着による酸素の活性
化、有機物からの脱水素反応等の一連の過程で触媒活性
を示して、燃焼促進に効くと考えている。

【００２３】本発明にかかる紡錘状含水酸化第二鉄粒子
又は特定範囲の表面含水量を有する粒状マグネタイト粒
子は、粒子表面において加熱脱水による単位表面積当た
りの活性化しうる鉄−水酸基の数が多いため優れた燃焼
効率を有するものと考えている。

【００２４】特に、紡錘状含水酸化第二鉄粒子を用いた
場合には、紡錘状（笹の葉状）含水酸化第二鉄粒子が超
微細繊維の束からなる微細構造を有していることによっ
て、上記表面含水量が大きいことはもちろん、これに加
えて、燃焼時の加熱作用により、１５０〜３５０℃の温
度範囲において結晶構造中の水酸基間からも更に脱水し
て、多孔質となって比表面積が大きくなるため活性サイ
トが多くなり、その結果必要な酸素との接触効率が著し
く大きくなり、より高い燃焼触媒作用を発揮するものと
考えている。なお、紡錘状含水酸化第二鉄粒子は１５０
〜３５０℃の温度範囲において結晶構造中の水酸基間よ
り脱水するために表面含水量の測定は不可能である。

【００２５】本発明にかかるプラスチック製ごみ袋は、
後出実施例に示す通り、空気中における燃焼速度が３．
５分以下、好ましくは３．０分以下、完全燃焼率が９０
ｗｔ％以上、好ましくは９３ｗｔ％以上、低温燃焼性が
５２０℃以下、好ましくは４８０℃以下であって、低酸
素濃度下における燃焼速度が３．８分以下、好ましくは
３．０分以下、完全燃焼率が８８．０ｗｔ％以上、好ま
しくは９０．０ｗｔ％以上、低温燃焼性が５３５℃以
下、好ましくは５２０℃以下である。

【００２６】本発明のプラスチック製ごみ袋における紡
錘状含水酸化第二鉄粒子又は粒状マグネタイト粒子の作
用を、図１に基づき、紡錘状酸化第二鉄粒子として代表
的な紡錘状ゲータイト粒子の場合について具体的に説明
する。図１は比較例１及び実施例７のごみ袋について熱
重量分析装置で測定した場合の温度と重量減少率との関
係で燃焼状態を図示したものである。なお、図１中、縦
軸は重量減少率（％）、横軸は温度（℃）、曲線Ａは比
較例１のごみ袋（空気中）、曲線Ａ’は比較例１のごみ
袋（低酸素濃度下）、曲線Ｂは実施例７のごみ袋（空気
中）、曲線Ｂ’は実施例７のごみ袋（低酸素濃度下）を
示している。

【００２７】図１において、同じ空気中での燃焼である
曲線Ｂと曲線Ａを比較すると、曲線Ｂは曲線Ａよりも急
勾配であることから、燃焼速度が速く、燃焼にともなう
急激な重量減少が起こって極めて短時間で燃焼が終了し
ていることが分かる。また、空気中と低酸素濃度下での
比較では、曲線Ａに比べて曲線Ａ’の勾配が緩やかにな
っており低酸素濃度下では空気中に比べて燃焼速度がか
なり遅くなっていることが分かる。一方、曲線Ｂと曲線
Ｂ’との比較ではいずれの場合も急勾配となっており差
がないことから低酸素濃度下でも燃焼速度の低下が少な
いことが分かる。更に、曲線Ｂ及び曲線Ｂ’は急激な重
量減少が終了した時点での重量減少率が９５％以上に達
しているにもかかわらず、曲線Ａ及び曲線Ａ’の場合は
急激な重量減少が終了した時点で重量減少率が９０％未
満であり燃え残りが多くなり易いことが分かる。

【００２８】すなわち、図１は紡錘状ゲータイト粒子を
含有しているごみ袋が、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していないごみ袋に比べて、燃
焼速度が速く、低酸素濃度下でも燃焼速度がさほど遅く
ならないこと、及び燃え残りが少なくなることを示して
いる。

【００２９】

【実施例】以下、実施例ならびに比較例によって本発明
を詳細に説明する。なお、以下の実施例ならびに比較例
において燃焼効率は燃焼速度、完全燃焼率、低温燃焼性
によって評価した。燃焼速度は、プラスチック製ごみ袋
から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１
０℃／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。

【００３０】完全燃焼率（この値が大きいほど焼却後の
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重量減少率（％）で示した。

【００３１】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。

【００３２】粒状マグネタイト粒子の表面含水量ＳＷは
微量水分測定装置ＡＱ−６型（平沼産業（株）製）を用
い、下記の条件で測定したカールフィッシャー法水分量
（ｗｔ％）をＢＥＴ比表面積（m²/g）で除した値で示し
た（数１）。

【００３３】

【数１】

【００３４】実施例１〜１０、比較例１〜７ 低密度ポリエチレンに紡錘状含水酸化第二鉄粒子として
の紡錘状ゲータイト粒子又は表面含水量が０．０２wt%/
m²/g以上の粒状マグネタイト粒子を所定量添加して混合
し、インフレーション押出成形法で厚み３０μｍのチュ
ーブ状フィルムを製造した後、底部をヒートシールして
プラスチック製ごみ袋を得た。性質を表１に示す。ま
た、比較のために紡錘状ゲータイト粒子や粒状マグネタ
イト粒子を全く含有していない低密度ポリエチレンのみ
からなるごみ袋（比較例１）、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ご
み袋（比較例２、３）、低密度ポリエチレンに表面含水
量が０．０２wt%/m²/g未満の粒状マグネタイト粒子を
３．００ｗｔ％添加したごみ袋（比較例４）、低密度ポ
リエチレンに表面含水量が０．０２wt%/m²/g以上の粒状
マグネタイト粒子を０．０８ｗｔ％添加したごみ袋（比
較例５）、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ごみ袋（比較例６、７）
を実施例と同様の条件で製造した。性質を合わせて表１
に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１において、低密度ポリエチレンのみか
らなる比較例１のプラスチック製ごみ袋に比べて、実施
例にかかる本発明のプラスチック製ごみ袋は燃焼速度、
完全燃焼率、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２のごみ袋は完全燃焼率は向上しているが、燃焼速
度及び低温燃焼性が比較例１に比べて低下し、炭酸カル
シウムを含有する比較例３のプラスチック製ごみ袋は低
温燃焼性は向上するが、燃焼速度が低下し、また完全燃
焼率はさほど向上しないことが分かる。表面含水率が
０．０２wt%/m²/g未満の粒状マグネタイト粒子を用いた
比較例４のプラスチック製ごみ袋は燃焼速度は向上する
が、完全燃焼率、低温燃焼性はさほど向上しない。ま
た、比較例５〜７のプラスチック製ごみ袋の場合のよう
に０．１ｗｔ％未満しか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していないと燃焼速度、完全燃
焼率、低温燃焼性にあまり効果がないことが分かる。

【００３７】

【効果】本発明にかかるプラスチック製ごみ袋は、燃焼
促進剤として作用する紡錘状含水酸化第二鉄粒子又は粒
状マグネタイト粒子を含有しているので、可燃ごみと一
緒に焼却炉で焼却する際に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可燃ごみを完全に燃
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。また、紡錘状含水酸化第二
鉄粒子又は粒状マグネタイト粒子の含有量を多くすれ
ば、炭酸カルシウム入りのプラスチック製ごみ袋の場合
と同様に燃焼カロリーを低下させることももちろん可能
である。

【００３８】更に、含水酸化第二鉄粒子やマグネタイト
粒子の本来有している燃焼促進作用によって、可燃ごみ
（有機物）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、含水酸化第
二鉄粒子やマグネタイト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
という効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】比較例１及び実施例７のプラスチック製ごみ袋
について、空気中及び低酸素濃度下（空気／窒素＝１／
１）で熱重量分析を行った結果である。

【符号の説明】

（Ａ） 比較例１（空気中） （Ａ’） 比較例１（低酸素濃度下） （Ｂ） 実施例７（空気中） （Ｂ’） 実施例７（低酸素濃度下）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 住典 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 堀石 七生 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 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 横山 成男 広島県広島市中区舟入南４−１−２ 戸田 工業株式会社創造センター内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紡錘状含水酸化第二鉄粒子又は表面含水量
   が０．０２wt%/m²/g以上である粒状マグネタイト粒子も
   しくは当該両粒子の混合物を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。