JP4832630B2

JP4832630B2 - 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

Info

Publication number: JP4832630B2
Application number: JP2000308910A
Authority: JP
Inventors: 信輔浦部; 祐治三宅
Original assignee: ダイセルノバフォーム株式会社
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2020-10-10
Also published as: JP2002114862A

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】
汚水処理装置等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、従来使用されているポリエチレン系樹脂は柔らかく、耐摩耗性の点で問題があり、ポリプロピレン系樹脂は、発泡倍率と連続気泡の比率の増大が困難であった。
【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、特に耐摩耗性に優れ、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、さらに発泡倍率や連続気泡の比率を容易に増大できて、汚水等の処理効率に優れる発泡成形体を形成可能な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、２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ以上のポリプロピレン系樹脂と、２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ未満のポリプロピレン系樹脂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、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】
異なる特定の物性を有する２種以上のポリプロピレン系樹脂を混合した樹脂組成物とすることにより、発泡倍率や連続気泡の比率の増大が容易となり、また、耐摩耗性が向上する。上記２種以上のポリプロピレン系樹脂の１種のみではこれらの効果は得られない。例えば、従来のポリエチレン系樹脂では、連続気泡の比率は２〜７％が一般的であったが、本発明の樹脂組成物を使用することにより、担体としての特性を発現しやすい連続気泡の比率を４０％以上とすることもでき、また、発泡倍率が１５〜４０倍のものも容易に形成できる。
【０００７】
【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２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ以上のポリプロピレン系樹脂の構成や製造方法は特に限定されないが、好ましくは、分岐構造を有したり、超高分子量成分の割合を増加させたポリプロピレン系樹脂が挙げられる。このようなポリプロピレン系樹脂は、例えば、特公平７−４５５５１号公報に記載されているような放射線を照射する方法や、少量の過酸化物を混合する方法によって得られる。また、上記ポリプロピレン系樹脂は、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。
【０００８】
本発明に使用する２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ未満のポリプロピレン系樹脂の構成や製造方法は特に限定されず、通常一般に市販されている直鎖状のポリプロピレン系樹脂を使用できる。また、プロピレンホモポリマーの他、プロピレンを主体モノマー成分としたオレフィン（例えば、エチレン、α−オレフィンなど）との共重合体からなるオレフィン−プロピレンコポリマーを使用しても良い。なお、オレフィン−プロピレンコポリマーを使用する場合、該コポリマーは、オレフィン成分を含むランダムあるいはブロック共重合体であると、ポリプロピレンの脆性の改善効果が高くなり、特にエチレン−プロピレンコポリマーを使用するのが好ましい。また、上記ポリプロピレン系樹脂は、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。
【０００９】
本発明において、上記ポリプロピレン系樹脂の配合割合は、特に限定はなく、形成する発泡成形体の所望の発泡倍率や性質などに応じて適宜設定すればよいが、好ましくは前記の２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ以上のポリプロピレン系樹脂と、前記の２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ未満のポリプロピレン系樹脂との総計に対する、２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ以上のポリプロピレン系樹脂の重量比が８０〜２０重量％、２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ未満のポリプロピレン系樹脂の重量比が２０〜８０重量％であるのがよい。各ポリプロピレン系樹脂の割合が上記範囲以外であると異なる特性を有するポリプロピロピレン系樹脂を混合することによる発泡倍率や連続気泡の比率を増大させる効果が発現しにくくなる。
【００１０】
本発明の発泡成形体用樹脂組成物は上記各ポリプロピレン系樹脂の他、本発明の作用を阻害しない範囲で、非結晶性ポリプロピレン系樹脂や、さらに他の樹脂、エラストマーを含有しても良い。例えば、結晶性ポリプロピレン系樹脂の脆性の改善効果を増大させるためにポリエチレン系樹脂、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマーを含有しても良い。これらは、１種または２種以上を併用して使用できる。
【００１１】
上記ようなポリエチレン系樹脂としては、エチレンの単独重合体、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレンと、官能基に炭素、酸素、水素原子を有する非オレフィン単量体との共重合体などが挙げられる。エチレンの単独重合体としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等が挙げられる。エチレン−αオレフィン共重合体としては、α−オレフィンとして１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン等を有する、直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）、直鎖状超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）等が挙げられる。エチレンと、官能基に炭素、酸素、水素原子を有する非オレフィン単量体との共重合体としては、エチレン系アイオノマー樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体樹脂、エチレン−メチルメタクリレート共重合体樹脂等が挙げられる。
【００１２】
上記のようなオレフィン系エラストマーとしては、プロピレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン−メチレン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、ポリプロピレン樹脂とエチレン−プロピレン共重合体との混合物、ポリブタジエンおよびこの水添物等が挙げられる。
【００１３】
上記のようなスチレン系エラストマーとしては、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体等が挙げられる。
【００１４】
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吸湿性物質、界面活性剤、無機充填剤などの他の添加成分を１種または２種以上含有していても良い。
【００１５】
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。本発明の発泡成形体用樹脂組成物を使用することにより、発泡成形体の発泡倍率や連続気泡の比率を容易に増大でき、形成された発泡成形体は汚水等の処理効率に優れる。また、上記発泡成形体は、ポリプロピレ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り、特に、流動床や合併浄化槽等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。
【００１６】
本発明の発泡成形体は、内部に連続気泡を有するのが好ましい。さらに好ましくは、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るのが好ましく、特に好ましくは、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１０％以上であるのがよい。連続気泡の容積の占有割合が１０％未満であると、本発明の発泡成形体を担体として使用する場合の、ＢＯＤ除去率などの汚水の処理効率が低下する。連続気泡の容積の占有割合を１０％以上とすることにより、発泡成形体がポーラス状の形態となり、本発明の発泡成形体を担体として使用する場合に、発泡成形体内部の空間体積や表面積が増加して、汚泥の付着率や水の吸水率が向上する。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。
【００１７】
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）は、０．０６ｇ／ｃｍ³以下であるのが好ましい。密度が０．０６ｇ／ｃｍ³を超えるとコストが増大する。
【００１８】
本発明の発泡成形体の発泡倍率は、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よい。
【００１９】
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、角柱状等が挙げられる。
【００２０】
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。
【００２１】
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よい。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、水和物であってもよい
【００２２】
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。
【００２３】
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、所望の発泡倍率等に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは上記ポリプロピレン系樹脂の総量１００重量部に対して１〜３０重量部を使用するのがよい。
【００２４】
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、上記ポリプロピレン系樹脂の総量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。
【００２５】
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、チタン酸カリウム等が挙げられる。
【００２６】
本発明の発泡成形体の成形においては、押し出し等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、成型時に同時あるいは順次各成分を配合し、加熱溶融混合等により混合される。混合方法は通常一般に使用される攪拌機等を使用できる。また、各成分を混合後、ペレット状等の所望の形状に成形した後、発泡成形しても良い。
【００２７】
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
試験方法
ポリプロピレン系樹脂の２３０℃におけるメルトテンション
実施例１〜４、比較例１、２の発泡成形体に用いた樹脂組成物を構成するポリプロピレン系樹脂について、キャピラリーレオメーター（東洋精機製作所製）を用い、キャピラリーレオメーターのノズルより２３０℃に加熱した溶融ポリプロピレン系樹脂を上方より荷重をかけて１０ｍ／ｍｉｎの一定速度でロッド状に押出し、この押出し物を張力検出プーリーに通過させ、送りロールに導いて巻き取る一方で巻き取り速度を徐々に増加させていき、押出し物の切断直前の張力を測定してこれをメルトテンション（ｇｆ）とした。
【００２８】
吸水率
実施例１〜４、比較例１、２の発泡成形体を水中に浸漬し、水中で該発泡成形体を指先で１分間揉み、浸漬前後の重量変化を測定して下記式より吸水率を算出した。
吸水率（ｇ／ｃｍ³）＝（Ｗ１―Ｗ２）／Ｖ
Ｗ１：吸水後の重量（ｇ）
Ｗ２：吸水前の重量（ｇ）
Ｖ：発泡成形体の体積（ｃｍ³）
【００２９】
汚泥付着率
実施例１〜４、比較例１、２の発泡成形体０．５リットル分を、網状の袋に収容し、下水処理場の下水に２週間浸漬した後、超音波洗浄機を用いて発泡成形体に付着した汚泥を除去して、汚泥の重量を測定し、下記式を用いて汚泥付着率を算出した。評価基準は汚泥付着率が４００重量％以上を◎、１００重量％以上４００重量％未満を○、１００重量％未満を×とした。
汚泥付着率（重量％）
＝［付着汚泥重量（ｇ）／発泡成形体重量（ｇ）］×１００
【００３０】
試験結果
上記試験（１）の結果を表１に、（２）、（３）の結果を表２に示す。
【００３１】
【実施例】
実施例１〜４、比較例１、２
表１に示すポリプロピレン系樹脂を用い、表２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２に示す割合で混合して押し出し成形し、円柱状の、発泡成形体の全容積に対する連続気泡の容積割合、および見掛密度が表２の割合となるような発泡成形体を製造した。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の発泡成形体用樹脂組成物は、発泡倍率や連続気泡の比率を容易に増大できて、汚水等の処理効率に優れる発泡成形体を形成可能である。また、本発明の発泡成形体用樹脂組成物を用いた発泡成形体は、安価で耐久性、特に耐摩耗性に優れ、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、特に、流動床や合併浄化槽等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。
【表１】

【表２】

Claims

２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ以上のポリプロピレン系樹脂と、２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ未満のポリプロピレン系樹脂とから主としてなる発泡成形体用樹脂組成物を、沸点−５０〜７０℃の揮発性型発泡剤を用いて発泡成形させてなる発泡成形体であって、発泡倍率が１５〜４０倍であり、該発泡成形体の全容積中における連続気泡の容積の占有割合が１０％以上であることを特徴とする微生物固定化担体用発泡成形体。
前記の２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ以上のポリプロピレン系樹脂と、前記の２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ未満のポリプロピレン系樹脂との総計に対する、２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ以上のポリプロピレン系樹脂の重量比が８０〜２０重量％、２３０℃におけるメルトテンションが７ｇｆ未満のポリプロピレン系樹脂の重量比が２０〜８０重量％であることを特徴とする請求項１記載の微生物固定化担体用発泡成形体。
密度が０．０６ｇ／ｃｍ³以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の微生物固定化担体用発泡成形体。
発泡成形体用樹脂組成物に沸点−５０〜７０℃の揮発性型発泡剤を配合し、押出し発泡成形させることを特徴とする請求項１乃至３記載の微生物固定化担体用発泡成形体の製造方法。
発泡剤の配合量が、ポリプロピレン系樹脂の総量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４記載の微生物固定化担体用発泡成形体の製造方法。
ポリプロピレン系樹脂の総量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４記載の微生物固定化担体用発泡成形体の製造方法。