JP2010195981A5

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Publication number: JP2010195981A5
Application number: JP2009044488A
Authority: JP
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2029-02-26

Description

上記課題を解決するために、本発明者は、まず、界面活性剤の配合により親水基を付与する（親水性を高める）技術に着目し、鋭意検討を重ねた結果、特定のエチレンオキシド含有量を有するポリオール成分を用いることで、微生物吸着剤や水とのなじみ性と耐久性とを兼ね備えた微生物固定化担体用ポリウレタンフォームが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above problems, the present inventor first focused on a technique for imparting a hydrophilic group by blending a surfactant (increasing hydrophilicity), and as a result of intensive studies, a specific ethylene oxide content was determined. by using a polyol component having found that the microorganism immobilization support for polyurethane foams having both conformability and durability of microbial adsorbent and water is obtained, and have completed the present invention.

本発明は、このような知見の下でなし得たものであり、以下を要旨とする。
（１）ポリイソシアネート成分、ポリオール成分、発泡剤、整泡剤、親水性能を向上させる界面活性剤及び触媒を含む発泡原料から製造される微生物固定化担体用ポリウレタンフォームであって、ポリオール成分中のエチレンオキシド含有量が５〜４０重量％であり、該ポリオール成分１００重量部に対して界面活性剤を０．１〜６重量部含むことを特徴とする微生物固定化担体用ポリウレタンフォーム。
（２）前記界面活性剤が、ポリエーテル変性シリコーン化合物であることを特徴とする前記（１）に記載の微生物固定化担体用ポリウレタンフォーム。
（３）ポリオール成分が、エチレンオキシド含有量が０重量％のポリエーテルポリオールとエチレンオキシド含有量が２０〜９０重量％のポリエーテルポリオールとからなることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の微生物固定化担体用ポリウレタンフォーム。 The present invention has been achieved under such knowledge, and the gist thereof is as follows.
(1) A polyurethane foam for a microorganism-immobilized carrier produced from a foaming raw material comprising a polyisocyanate component, a polyol component, a foaming agent, a foam stabilizer, a surfactant that improves hydrophilic performance, and a catalyst . A polyurethane foam for a microorganism-immobilized carrier, having an ethylene oxide content of 5 to 40% by weight and containing 0.1 to 6 parts by weight of a surfactant with respect to 100 parts by weight of the polyol component.
(2) The polyurethane foam for a microorganism-immobilized carrier according to (1), wherein the surfactant is a polyether-modified silicone compound.
(3) The polyol component is composed of a polyether polyol having an ethylene oxide content of 0% by weight and a polyether polyol having an ethylene oxide content of 20 to 90% by weight, as described in (1) or (2) above Polyurethane foam for microorganism-immobilized carriers.

本発明の微生物固定化担体用ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート成分、ポリオール成分、発泡剤、整泡剤、界面活性剤及び触媒を含む発泡原料から製造される微生物固定化担体用ポリウレタンフォームであって、ポリオール成分中のエチレンオキシド含有量が５〜４０重量％であり、該ポリオール成分１００重量部に対して界面活性剤を０．１〜６重量部含むことを特徴とする。
ポリオール成分におけるエチレンオキシド含有量が少なすぎると、水中での耐摩耗性（耐久性）には優れるものの、後述の界面活性剤を配合しても微生物付着剤とのなじみが十分に得られない。一方、エチレンオキシド含有量が多すぎると、微生物吸着剤の吸着性能が良好になるとともに、吸水性も高まるが、膨潤しやすく、引張強さなどの機械的強度低下が生じ、耐久性に劣るものとなる。
したがって、本発明のポリオール成分においては、エチレンオキシド含有量を５〜４０重量％とすることが重要であり、好ましくは１５〜２５重量％である。 The polyurethane foam for a microorganism-immobilized carrier of the present invention is a polyurethane foam for a microorganism-immobilized carrier produced from a foaming raw material containing a polyisocyanate component, a polyol component, a foaming agent, a foam stabilizer, a surfactant and a catalyst. The content of ethylene oxide in the polyol component is 5 to 40% by weight , and 0.1 to 6 parts by weight of a surfactant is contained with respect to 100 parts by weight of the polyol component.
If the content of ethylene oxide in the polyol component is too small, the abrasion resistance (durability) in water is excellent, but even if a surfactant described later is blended, sufficient familiarity with the microorganism adhesion agent cannot be obtained. On the other hand, if the ethylene oxide content is too high, the adsorption performance of the microorganism adsorbent will be good and the water absorption will also increase, but it will swell easily, resulting in a decrease in mechanical strength such as tensile strength, and inferior durability. Become.
Therefore, in the polyol component of the present invention, it is important that the ethylene oxide content is 5 to 40% by weight, preferably 15 to 25% by weight.

このように、本発明では、エチレンオキシド含有量を５〜４０重量％とするポリオール成分を用いることと、該ポリオール成分１００重量部に対して界面活性剤を０．１〜６重量部に添加することで、ポリウレタンフォームの骨格に、該骨格が崩壊されることなくより高い親水性能が付与され、親水性が高まる結果、微生物吸着剤の付着性や水とのなじみ性が高いものでありながら、水湿潤時においても引張強さなどの機械的強度の低下が少ない微生物固定化担体用ポリウレタンフォームが実現できる。 Thus, in this invention, using a polyol component which makes ethylene oxide content 5 to 40 weight%, and adding surfactant to 0.1-6 weight part with respect to 100 weight part of this polyol component. In the polyurethane foam skeleton, higher hydrophilic performance is imparted without the skeleton being collapsed, and the hydrophilicity is increased. As a result, the adhesion of the microbial adsorbent and the compatibility with water are increased. It is possible to realize a polyurethane foam for a microorganism-immobilized carrier with little decrease in mechanical strength such as tensile strength even when wet.

≪使用原料≫ ただし、ポリオール成分については、表２を参照。
・ポリイソシアネート成分：三井化学ポリウレタン社製商品名"コスモネートＴ−８０"（芳香族系ポリイソシアネート（ＴＤＩ））
・発泡剤：水
・整泡剤：東レ・ダウコーニング社製商品名"ＳＨ−１９２"
・アミン系触媒：エアプロダクツ社製商品名"ＤＡＢＣＯ−３３ＬＶ"
・錫触媒：日東化成社製商品名"Ｕ−２８"
・界面活性剤Ａ：信越化学社製商品名"Ｆ−５０１（Ｘ−２０−１７４７）"（ポリエーテル変性シリコーン化合物）
・界面活性剤Ｂ：信越シリコーン社製商品名"ＫＭ−７５"
・界面活性剤Ｃ：第一工業製薬社製商品名"ノイゲンＥＴ−１０２"（ポリオキシアルキレンアルキルエーテル） << Raw Materials Used >> However, see Table 2 for polyol components.
-Polyisocyanate component: Product name "Cosmonate T-80" (aromatic polyisocyanate (TDI)) manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes
-Foaming agent: water-Foam stabilizer: Toray Dow Corning Co., Ltd. trade name "SH-192"
・ Amine catalyst: Product name "DABCO-33LV" manufactured by Air Products
-Tin catalyst: Nitto Kasei Co., Ltd. trade name "U-28"
Surfactant A: Trade name “F-501 (X-20-1747)” (polyether-modified silicone compound) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
Surfactant B: Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., trade name "KM-75"
Surfactant C: Product name “Neugen ET-102” (polyoxyalkylene alkyl ether) manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.

次に、４００ｍＬ（ミリリットル）の蒸留水を入れた１Ｌ（リットル）容量のカップを用意し、ここに各ポリウレタンフォームを投入した。そして、これらフォームが水中に潜るように上から押さえつけ（ただし、フォームが潰れないように軽く押さえるものとする）、この状態を３分間保持した後、水中から取り出し上記と同様の方法にて、見かけ密度（Ｋｇ／ｍ³）、引張強さ（ｋＰａ）、伸び（％）、引裂強さ（Ｎ／ｃｍ）を測定した。
表１，３に、Ｂ）浸水後の見かけ密度（Ｋｇ／ｍ³）、Ｃ）引張強さの変化率（％）、Ｄ）伸びの変化率（％）、Ｅ）引裂強さの変化率（％）を併せて示す。なお、Ｃ）〜Ｅ）の変化率については、（含水時のポリウレタンフォームの測定値）÷（乾燥時のポリウレタンフォームの測定値）×１００として求めた。Ｃ）〜Ｅ）の変化率は数値が１００に近いほど物性の低下が小さいことを表す。
さらに、水中から取り出した各サンプルについて、Ｆ）線膨潤率（％）、Ｇ）吸水率（％）を下記の方法で測定した；
・線膨潤率（％）→（含水時のウレタンフォームの横の長さ）÷（乾燥時のウレタンフォームの横の長さ）×１００として測定した。
・吸水率（％）→（浸水後のサンプルの重量）÷（浸水前のサンプルの重量）×１００として測定した。
なお、線膨張率については、厚さ２５ｍｍ、縦５０ｍｍ、横２００ｍｍのサンプルを用いた。
Ｆ）、Ｇ）の結果についても表１，３に示す。
また、得られた軟質ポリウレタンフォームから１０ｍｍ角の立方体のサンプルを作成し、Ｈ）耐摩耗性について測定した。測定は、容器(５００ｍＬ)内側面に耐水サンドペーパー(＃１００＝最も粗い)を貼り付け、試料１００ｍＬを入れて、水中で８時間プロペラ撹拌(４００ｒｐｍ)した後の重量変化率を以下の方法で算出した。
・耐摩耗性（％）→（攪拌後のサンプルの重量）÷（攪拌前のサンプルの重量）×１００
Ｈ）の変化率は数値が１００に近いほど物性の低下が小さいことを表す。
なお、攪拌後のサンプルは、乾燥した後重量を測定した。 Next, a 1 L (liter) cup containing 400 mL (milliliter) of distilled water was prepared, and each polyurethane foam was put therein. Then, these foams are pressed from above so that they are submerged in water (however, they should be lightly pressed so that the foam does not collapse). After holding this state for 3 minutes, the foam is taken out from the water and the appearance is the same as described above. Density (Kg / m ³ ), tensile strength (kPa), elongation (%), and tear strength (N / cm) were measured.
Tables 1 and 3 show that B) Apparent density after water immersion (Kg / m ³ ), C) Tensile strength change rate (%), D) Elongation change rate (%), E) Tear strength change rate (%) Is also shown. In addition, about the change rate of C) -E), it calculated | required as (the measured value of the polyurethane foam at the time of moisture) / (the measured value of the polyurethane foam at the time of drying) x100. The rate of change in C) to E) indicates that the closer the value is to 100, the smaller the decrease in physical properties.
Furthermore, F) linear swelling rate (%) and G) water absorption rate (%) were measured by the following method for each sample taken out from water;
-Linear swelling ratio (%) → (horizontal length of urethane foam when wet) / (horizontal length of urethane foam when dried) × 100.
-Water absorption (%) → (weight of sample after water immersion) ÷ (weight of sample before water immersion) × 100
In addition, about the linear expansion coefficient, the sample of thickness 25mm, length 50mm, and width 200mm was used.
The results of F) and G) are also shown in Tables 1 and 3 .
Further, a 10 mm square sample was prepared from the obtained flexible polyurethane foam, and H) was measured for abrasion resistance. Measurements container (500 meters L) affixed waterproof sandpaper (# 100 = coarsest) to the inner surface, and the sample was placed 100 mL, the following method the weight change rate after 8 hours propeller stirrer (400 rpm) in water Calculated with
Abrasion resistance (%) → (weight of sample after stirring) ÷ (weight of sample before stirring) × 100
The change rate of H) indicates that the closer the value is to 100, the smaller the decrease in physical properties.
In addition, the sample after stirring measured the weight after drying.

表１、３から、実施例１〜１０の微生物固定化担体用ポリウレタンフォームは、親水性を有するにも関わらず、浸水時においても機械的強度の低下が小さいということがわかった。 From Table 1, 3, microbe immobilizing carrier for polyurethane foams of Examples 1 to 10, in spite of having a hydrophilic, was also found that decrease in the mechanical strength is low at the time of flooding.

Claims

A polyurethane foam for a microorganism-immobilized carrier produced from a foaming raw material comprising a polyisocyanate component, a polyol component, a foaming agent, a foam stabilizer, a surfactant that improves hydrophilic performance, and a catalyst,
A polyurethane foam for a microorganism-immobilized carrier, wherein the content of ethylene oxide in the polyol component is 5 to 40% by weight and the surfactant is contained in an amount of 0.1 to 6 parts by weight per 100 parts by weight of the polyol component.

The polyurethane foam for a microorganism-immobilized carrier according to claim 1, wherein the surfactant is a polyether-modified silicone compound.

The polyol component
The polyurethane foam for a microorganism-immobilized carrier according to claim 1 or 2, comprising a polyether polyol having an ethylene oxide content of 0% by weight and a polyether polyol having an ethylene oxide content of 20 to 90% by weight.