JP4194012B2 - 発泡成形体用樹脂組成物、発泡成形体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
発泡成形体用樹脂組成物、特に、微生物を利用して汚水を処理する汚水処理装置に使用する流動床用微生物固定化担体や合併浄化槽用担体などとして好適な発泡成形体用樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚水処理装置などの流動床生物処理装置は、微生物群（活性汚泥）を処理槽内の担体に固定化して、担体により汚水を濾過する、あるいは曝気操作により汚水と担体を流動化させるなどして汚水を浄化する。この微生物固定化用の担体は、微生物が付着しやすいように多孔質であり、流動に耐えるよう耐久性に優れることが要求される。
【０００３】
そこで、近年、耐久性に優れる合成樹脂を押し出し発泡などにより多孔質化させた担体の使用が急速に増加している。ところが、微生物固定化用の担体には、汚水に馴染んで均一に流動する流動性が要求されるが、従来単体に使用される樹脂は親水性が低く、水との馴染み性、ひいては流動性の点で問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、発泡成形体を形成した際に、安価で耐久性に優れ、更に廃棄処理時に周辺環境への悪影響が少なく、廃棄処理が容易であって、さらに親水性に優れて良好な流動性を有する発泡成形体用樹脂組成物、これを用いた発泡成形体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリオレフィン系樹脂と、吸湿性物質と、グリセリン誘導体と、無機充填剤とから主としてなる発泡成形体用樹脂組成物、これを発泡成形させてなる発泡成形体、およびその製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
本発明に使用するポリオレフィン系樹脂としては、特に限定されず、例えばポリエチレン系樹脂（低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなど）、ポリプロピレン系樹脂（アタクチックポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレンなどの非結晶性又は結晶性ポリプロピレン）、ポリ（４−メチルペンテン−１）、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−イソプチレン共重合体、アイオノマー、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体（エチレン−アクリル酸エチル共重合体など）、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられるが、好ましくはポリエチレン系樹脂が良い。また、上記ポリオレフィン系樹脂は、１種を単独で使用しても、２種以上を混合して使用しても良い。
【０００７】
本発明に使用する吸湿性物質は、特に限定されないが、好ましくは、水溶性高分子および／または水膨潤性高分子であるのが良い。また、上記吸湿性物質は、１種を単独で使用しても、２種以上を混合して使用しても良い。水溶性高分子あるいは水膨潤性高分子としては、セルロース（木粉、セルロース粉末など）、水溶性セルロース誘導体（メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなど）、カルボキシル基含有水溶性高分子（カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル−（メタ）アクリル酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体、またはこれらの塩など）、水溶性ビニルポリマー（ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミドなど）、水溶性ポリアルキレンオキサイド（ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイドブロック共重合体など）、吸水性ポリマー（架橋ポリアクリル酸、澱粉−アクリル酸グラフト共重合体、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体架橋物、架橋ポリエチレンオキサイド、またはこれらの塩など）が挙げられる。前記の塩としては例えば有機塩基、無機塩基が挙げられる。これらは、１種を単独で使用しても、２種以上を混合して使用しても良い。本発明において、好ましくは、セルロース、ポリビニルアルコールを用いるのが良い。
【０００８】
本発明に使用するグリセリン誘導体は、特に限定されず、グリセリンモノステアレート、グリセリンモノカプリレート、グリセリンモノラウレート、グリセリンモノパルミテート、グリセリンモノオレエート、グリセリンモノベヘネートなどが挙げられるが、好ましくはグリセリンモノステアレートが良い。また、これらは１種を単独で使用しても、２種以上を混合して使用しても良い。
【０００９】
本発明に使用する無機充填剤としては、特に限定されず、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、シリカ、アルミナ、タルク、ゼオライト、チタン酸カリウムなどが挙げられるが、好ましくはタルクが良い。また、これらは１種を単独で使用しても、２種以上を混合して使用しても良い。
【００１０】
本発明において、上記各成分（ポリオレフィン系樹脂、吸湿性物質、グリセリン誘導体、無機充填剤）の配合割合は、特に限定はなく、形成する発泡成形体の親水性などの所望の性質に応じて適宜設定すれば良いがポリオレフィン系樹脂１００重量部に対し、好ましくは吸湿性物質が１〜１０重量部、グリセリン誘導体が１〜１０重量部、無機充填剤が２〜４０重量部であるのが良い。吸湿性物質およびグリセリン誘導体の配合量が上記範囲より少ないと、親水性が低下し、本発明の樹脂組成物より形成した発泡成形体の水中での流動性が低下する。吸湿性物質およびグリセリン誘導体の配合量が上記範囲より多い場合には、本発明の樹脂組成物より形成した発泡成形体の機械的強度や均一性が低下しやすい。また、充填剤の配合量が上記範囲より少ないと、本発明の樹脂組成物より形成した発泡成形体の水中での流動性が低下する。充填剤の配合量が上記範囲より多いと、本発明の樹脂組成物より形成した発泡成形体の機械強度が低下し、また発泡成形体を成形する際の安定性が低下する。
【００１１】
本発明の発泡成形体用樹脂組成物は、上記各成分の他、必要に応じて本発明の作用を阻害しない範囲で添加剤などの他の成分を含有していても良い。
【００１２】
本発明の発泡成形体用樹脂組成物は、発泡成形させることにより、発泡成形体を形成できる。該発泡成形体は、ポリオレフィン系樹脂を使用しているために安価で耐久性に優れ、更に廃棄処理時に周辺環境への悪影響が少なく、廃棄処理が容易である。さらに、吸湿性物質およびグリセリン誘導体を含有するために、親水性に優れて、良好な流動性を有する。従って、特に、流動床や合併浄化槽などの微生物を利用して汚水を処理する汚水処理装置に用いる微生物固定化用の担体として好適に使用できる。
【００１３】
本発明の発泡成形体は、内部に連続気泡を有し、該連続気泡が、連続気泡内面の２ヶ所以上が発泡成形体表面に連通する貫通気泡と、連続気泡内面の１ヶ所のみが発泡成形体表面に連通する半貫通気泡とからなり、かつ発泡成形体の全容積中における前記連続気泡の容積の占有割合が１５％以下であるのが好ましい。連続気泡の容積の占有割合が１５％を超えると、本発明の樹脂組成物より形成した発泡成形体の強度が低下する。また、上記連続気泡中の貫通気泡と半貫通気泡の割合は特に限定されない。
【００１４】
本発明の発泡成形体の密度（気泡分を除外した樹脂組成物の密度）および発泡倍率は、特に限定されず、発泡成形体の所望のサイズ、性質などに応じて適宜設定すれば良い。
【００１５】
本発明の発泡成形体のサイズ、全体形状は、特に限定されず、形状としては例えば円柱状、楕円柱状、円筒状、楕円筒状、角柱状などが挙げられる。
【００１６】
本発明の発泡成形体の製造方法は、通常一般の発泡成形体の製造方法を用いることができるが、好ましくは上記発泡成形体用樹脂組成物に発泡剤を配合し、発泡成形させるのが好ましい。成形方法としては、押し出し成形方法が好ましく用いられる。
【００１７】
本発明の発泡成形体の形成に使用される発泡剤としては、特に限定されず、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサンなどの炭化水素類、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＣＦＣ−１４２ａ、ＨＣＦＣ−２２、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素、メチルエーテル、エチルエーテルなどのエーテル類、アセトンなどのケトン類、炭酸ガス、窒素ガスなどの揮発型発泡剤、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ金属の炭酸水素塩、アゾ化合物、スルホニルヒドラジド化合物、セミカルバジド化合物、ニトロソ化合物、アジド化合物などの分解性発泡剤が挙げられる。これらの発泡剤は１種または２種以上混合して使用できる。分解性発泡剤は、その種類に応じて発泡助剤と組み合わせて使用しても良い。例えば前記の炭酸塩や炭酸水素塩は、発泡助剤として、有機酸（例えば、クエン酸、シュウ酸などのように、前記の炭酸塩や炭酸水素塩よりも酸性度が大きい有機酸）もしくはその塩と組み合せて使用できる。また、ニトロソ化合物は、発泡助剤として前記有機酸や尿素などと組み合わせて使用できる。前記有機酸は無水物であっても、水和物であっても良い。
【００１８】
本発明においては、上記発泡剤のうち、炭酸アンモニウム、アルカリ金属炭酸塩、炭酸水素アンモニウム、アルカリ金属炭酸水素塩から選ばれる１種以上の分解型発泡剤、および有機酸とから主としてなる発泡剤、あるいは沸点−５０〜７０℃の揮発性型発泡剤が、好ましく用いられる。
【００１９】
本発明において、発泡剤の配合量は特に限定されず、使用する発泡剤の種類、所望の発泡倍率などに応じて適宜設定すれば良いが、好ましくは上記ポリオレフィン系樹脂の総量１００重量部に対して１〜３０重量部を使用するのが良い。
【００２０】
本発明の発泡成形体においては、核剤を使用することができる。核材の使用量は、特に限定されないが、ポリオレフィン系樹脂の総量１００重量部に対して、核剤０．１〜５重量部を配合するのが好ましい。
【００２１】
また、上記核剤としては、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、シリカ、アルミナ、タルク、ゼオライト、チタン酸カリウムなどが挙げられる。
【００２２】
本発明の発泡成形体の成形においては、押し出しなどの成形条件は特に限定されない。また、上記各成分の配合方法も限定されず、成形時に同時あるいは順次各成分を配合し、加熱溶融混合などにより混合される。混合方法は通常一般に使用される攪拌機などを使用できる。また、各成分を混合後、ペレット状などの所望の形状に成形した後、発泡成形しても良い。
【００２３】
以下、試験例および実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
試験例
１．試験方法
（１）親水性（沈降率）
実施例１〜３、比較例１、２の発泡成形体を、流動していない水面上に静置し、そのまま放置して１００時間後の発泡成形体の水面下への沈降率を測定し、親水性を判断した。沈降率は、横方向から観察し、発泡成形体の投影面積全体に対する、水面下に沈降した分の投影面積の割合を算出して求めた。
【００２４】
（２）流動性
実施例１〜３、比較例１、２の発泡成形体０．４リットル分と、４リットルの水を、２０ｃｍ×２０ｃｍ、高さ４０ｃｍの水槽中に入れ、水槽の底部より、空気を毎分３リットルの割合で曝気を行い、２週間以内に均一に流動した場合を○、２週間以内に流動しない、あるいは均一に流動しない場合を×として流動性を評価した。
【００２５】
２．試験結果
上記試験（１）、（２）の結果を表１に示す。
【００２６】
【実施例】
実施例１〜３、比較例１、２
下記に示す材料を用い、表１に示す配合割合で各成分、および発泡剤としてブタンを表１に示す割合で混合して押し出し成形し、円柱状の、連続気泡の容積割合が発泡成形体の全容積に対し表１の割合となるような発泡成形体を製造した。
【００２７】

【００２８】
【表１】

【００２９】
【発明の効果】
本発明の発泡成形体用樹脂組成物を用いて成形した発泡成形体は、安価で耐久性に優れ、更に廃棄処理時に周辺環境への悪影響が少なく、廃棄処理が容易である。その上、親水性に優れて、良好な流動性を有し、特に、流動床や合併浄化槽などの微生物を利用して汚水を処理する汚水処理装置に用いる微生物固定化用の担体として好適である。

Claims (11)

1. ポリオレフィン系樹脂と、吸湿性物質と、グリセリン誘導体と、無機充填剤とから主としてなることを特徴とする発泡成形体用樹脂組成物。
2. 吸湿性物質が、水溶性高分子および／または水膨潤性高分子であることを特徴とする請求項１記載の発泡成形体用樹脂組成物。
3. 吸湿性物質が、セルロース、その誘導体、カルボキシル基含有水溶性高分子、吸水性ポリマーから選ばれる１種以上の物質であることを特徴とする請求項２記載の発泡成形体用樹脂組成物。
4. 各成分の配合割合が、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対し、吸湿性物質が１〜１０重量部、グリセリン誘導体が１〜１０重量部、無機充填剤が２〜４０重量部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発泡成形体用樹脂組成物。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発泡成形体用樹脂組成物を発泡成形させてなることを特徴とする発泡成形体。
6. 内部に連続気泡を有し、該連続気泡が、連続気泡内面の２ヶ所以上が発泡成形体表面に連通する貫通気泡と、連続気泡内面の１ヶ所のみが発泡成形体表面に連通する半貫通気泡とからなり、かつ発泡成形体の全容積中における前記連続気泡の容積の占有割合が１５％以下であることを特徴とする請求項５記載の発泡成形体。
7. 発泡成形体用樹脂組成物に発泡剤を配合し、発泡成形させることを特徴とする請求項５または６記載の発泡成形体の製造方法。
8. 炭酸アンモニウム、アルカリ金属炭酸塩、炭酸水素アンモニウム、アルカリ金属炭酸水素塩から選ばれる１種以上の分解型発泡剤、および有機酸とから主としてなる発泡剤を用いることを特徴とする請求項７記載の発泡成形体の製造方法。
9. 沸点−５０〜７０℃の揮発性型発泡剤を用いることを特徴とする請求項７記載の発泡成形体の製造方法。
10. 発泡剤の配合量が、ポリオレフィン系樹脂の総量１００重量部に対して１〜３０重量部であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。
11. ポリオレフィン系樹脂の総量１００重量部に対して、核剤０．１〜５重量部を配合し、発泡成形させてなることを特徴とする請求項５または６記載の発泡成形体の製造方法。