KR100236396B1

KR100236396B1 - 전기석입자함유폴리비닐알콜섬유

Info

Publication number: KR100236396B1
Application number: KR1019970017266A
Authority: KR
Inventors: 토시오 스기하라; 시로 나카무로; 마사키 코미야; 타다요시 우쯔미; 이찌로 나가시마
Original assignee: 스즈키 히로시; 가부시키가이샤 니치비; 토시오 스기하라; 세이메이에너지코교 가부시키가이샤; 야마구찌 테쯔오; 후지레이스산교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 2000-01-15
Also published as: KR19980082378A

Abstract

입자직경이 0.3㎛를 초과하지 않는 전기석입자를 0.05 ∼ 0.5중량% 함유하는 불용화 폴리비닐알콜섬유인 엘렉트렛섬유가 제안되어 있다. 이 엘렉트렛섬유는 혈액순환을 촉진시켜 인체를 활성화하는 데 유효하고, 또한 활성화슬러지중의 박테리아를 활성화시킴으로서 오수의 BOD값을 저감시키는 데 효율적이다. 엘렉트렛섬유는 전기석입자를 함유하는 폴리비닐알콜의 방사액을 섬유형태로 방사한 후, 열처리, 포름알데히드에 의한 포르말화 또는 글루타르알데히드에 의한 아세탈화에 의해 불용화함으로써 제조된다.

Description

전기석입자함유폴리비닐알콜섬유

본 발명은 전기석미립자를 함유하는 폴리비닐알콜섬유인 신규의 섬유질재료 및 그의 제법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 활성이온을 방출하여 생체세포의 원기를 돋우거나 활성화 효과를 발휘하는 동시에, 활성화 슬러지법에 의한 오수의 처리시 활성화 슬러지(sludge)내의 미생물의 활성화 효과를 발휘할 수 있도록 하는 폴리비닐알콜섬유에 관한 것이다.

최근 관심의 주제로서 소위 활성화이온에 의해 생체세포를 활성화하여 생체의 건강상태를 향상시켜, 자율신경계나 운동신경계의 조절, 정상적인 수면의 촉진, 정신안정화, 피로회복의 가속화 등을 위해 활성이온을 이용하는 것에 대한 각종 연구가 현재 진행중에 있다.

이러한 활성이온을 방출하는 물질중의 하나로서, 전기석은 천연광물이지만 인공적으로 합성가능하므로 유망한 것으로 제안되고 있다. 즉, 전기석은 영구분극성을 지닌 공지의 엘렉트렛(electret)광물줄에서 가장 강한 영구자발전기분극성을 지니므로, 그의 분극벡터는 외부전계에 의해 영향받지 않는다. 또, 최근의 보고서에 의하면, 전기석은 원적외선을 방출하여 물의 품질향상, 신선한 식품의 보존, 식품의 품질향상, 식물의 성장촉진 등 뿐만 아니라 혈액순환의 촉진 및 생체의 물질 대사의 가속화에 대한 효과를 지니는 것으로서도 주목받고 있다.

본 발명자중 한 사람은, 이러한 사실에 주목하여, 전기석미립자를 함유하는 소정의 섬유의 직물로 이루어진 인간의 의복이나 운동용 지지체에 대한 혈액순환의 개선 등의 유익한 효과를 광범위하게 조사한 후 일본국 특공평 6-104926호 공보에서 전기석함유엘렉트렛섬유를 제안한 바 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 생체세포의 활성화를 위해서 뿐만 아니라 오수처리를 위해서 사용가능한 동시에 매우 향상된 고효율로 활성이온을 방출할 수 있는 신규의 전기석함유엘렉트렛섬유 및 그의 유효한 제조방법을 제공하는 데 있다.

따라서, 본 발명에 의해 제공된 엘렉트렛섬유는, 해당 섬유중에 균일하게 분산된 입자직경이 0.3㎛를 초과하지 않는 전기석입자를 폴리비닐알콜의 양에 의거해서 0.01 ∼ 3중량%, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.5중량% 함유하는 폴리비닐알콜계의 불용화 섬유이다.

상기 규정된 본 발명의 폴리비닐알콜계의 불용화 엘렉트렛섬유는, 이하의 공정으로 이루어진 방법에 의해 제조된다. 즉,

(a) 폴리비닐알콜을 물에 용해하여 방사수용액을 형성하는 공정 ;

(b) 상기 방사수용액중에, 입자직경이 0.3㎛를 초과하지 않는 전기석입자를 폴리비닐알콜의 양에 의거해서 0.05 ∼ 0.5중량%의 양으로 균일하게 분산시키는 공정 ;

(c) 상기 폴리비닐알콜의 전기석함유방사액을 전기석함유섬유의 형태로 방사하는 공정 ; 및

(d) 상기 전기석함유섬유를 불용화 처리하는 공정

본 발명은, 또한, 폴리비닐알콜의 불용화 섬유에 균일하게 분산된 입자직경이 0.3㎛를 초과하지 않는 전기석입자를 폴리비닐알콜에 의거해어 0.05 ∼ 0.5중량% 함유하는 상기 폴리비닐알콜의 불용화 섬유를 오수에 접촉시키는 공정을 구비한, 오수에 함유된 유기물의 분해를 촉진시키는 방법을 제공한다.

제1도는 엘렉트렛섬유로부터의 활성이온방출을 측정하기 위한 장치의 개략도.

제2도는 제1도의 장치를 사용해서 각 실시예에서 제조한 엘렉트렛섬유로부터 방출된 활성이온을 포획한 물의 전기전도도를 상기 섬유중의 전기석입자의 함량의 함수로서 표시한 그래프.

제3도는 오수처리용의 활성이온으로서 본 발명의 엘렉트렛섬유를 지닌 바이오리액터의 부분절단개방사시도.

제4도는 제3도의 바이오리액터를 수개 지닌 오수처리장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 길이방향의 사슬편성사 32 : 후프

34 : 바구니형상의 원통형 외부골격 36 : 부표

42 : 바이오리액터

상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 엘렉트렛섬유는 소정입자크기를 지님과 동시에 섬유본체에 특정량으로 균일하게 분산된 전기석입자를 함유하는 불용화 폴리비닐알콜섬유이다.

즉, 본 발명의 엘렉트렛섬유중의 전기석입자의 입사직경은 0.3㎛를 초과하지 않을 필요가 있으며, 바람직하게는 0.2㎛를 초과하지 않을 필요가 있다. 또, 폴리비닐알콜섬유에 분산된 전기석입자의 양은 폴리비닐알콜섬유의 양에 의거 0.05 ∼ 0.5중량%의 범위에 있다. 이들 요건을 만족할 경우, 본 발명의 전기석함유폴리비닐알콜섬유는, 바이오리액터(bioreactor)형태의 전기석함유섬유가 여과에 의해 오수와 접촉하면 오수중의 미생물에 의한 손상없이 지속적으로 활성화슬러지내의 박테리아를 고정화시키는 우수한 효과를 발휘하는 오수처리 및 생체활성화 목적에 유용하다. 본 발명의 폴리비닐알콜섬유에 함유된 전기석입자로부터 방출된 활성이온에 의해 활성화슬러지내의 박테리아의 성장이나 증식을 촉진할 수 있는 것으로 추정된다. 공지된 바와 같이, 폴리비닐알콜섬유는, 우수한 내후성을 지니고, 이들 섬유가 해양유기체의 배양용 및 낚시용 로프나 어망뿐만 아니라 외출북 등의 재료로서 사용될 때 태양광의 자외선에 대해 높은 내성이 있다. 전기석미립자는 물제립화(water-granulation)나 물분무법에 의해 0.1㎛이하의 입사직경을 지니도록 할 수 있다. 이러한 전기석미립자는 폴리비닐알콜의 방사액중에 용이하고 균일하게 분산될 수 있다.

폴리비닐알콜계 섬유중에 미립자형태로 분산된 전기석은, 천연광물의 일종으로 하기 일반식:

MX₃B₃Al₃(AlSi₂O₉)₃(O, OH, F)₄

(식중 M은 나트륨 또는 칼슘원자, X는 알루미늄, 철, 리튬, 마그네슘 또는 망간임)으로 표시된 화학식을 지닌다. 투명성이 양호한 고순도의 전기석은, 보석으로 알려져 있고, 인공적인 단결성 전기석의 제조방법이 개발되고 있다. 본 발명에 있어서, 전기석의 원천은 특히 한정되지 않고 천연 및 인공전기석결정을 동등하게 사용할 수 있다. 전기석은 외부전계에 의한 분극벡터에의 영향없이 자발적인 영구전기분극되기 쉽다. 전기석의 영구분극은 광물질중 가장 강하고, 또 전기석이 원적외광을 방출하는 것은 공지되어 있다. 또한 전기석은, 유전분극이 외력에 의한 응력의 인가하에서 이온성결정에 유기되는 현상인 압전효과를 받기 쉽고, 또 상기 결정이 국부적으로 가열될 때 해당 결정의 표면상에의 전하의 발생현상인 초전기효과를 일으키기 쉽다. 또, 내부에 전기석미립자가 분산된 섬유로부터 비이온성 활성이온이 방출된다고 하는 사실도 확립되어 있다.

전기석으로부터의 활성이온방출효과는, 광물이 극미립자형태인 경우 크게 향상된다. 이점에 관해서, 본 발명에서 사용되는 전기석입자는 입자직경이 0.3㎛를 초과하지 않을 필요가 있고, 바람직하게는 0.2㎛를 초과하지 않을 필요가 있으며 평균입자직경 0.1㎛이다. 폴리비닐알콜섬유에 함유된 전기석입자의 양은, 활성이온방출과 비용간의 양호한 균형을 얻는 관점으로부터 폴리비닐알콜의 양에 의거해서, 0.01 ∼ 3중량%, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.5중량%이다. 전기석입자의 양이 너무 적으면, 당연히 활성이온방출이 너무 낮은 한편, 전기석입자의 양의 상기 상한치를 초과한 증가는 특히 부가적인 이점은 없고 비용증가에 의한 경제적인 단점을 지닌다.

본 발명의 전기석 함유 폴리비닐알콜섬유가 알루미나, 코디어라이트 혹은 β-리타아휘석 등의 규산광물질, 지르코니아, 지르콘, 마그네시아, 티탄산알루미늄 등 뿐만 아니라 이산화망간, 산화철, 산화크롬, 산화코발트 및 산화구리 등의 전이 금속화합물, 질화규소, 탄화규소 등을 포함한 원적외광을 방출하는 기타 무기 또는 세라믹재료의 미립자를 또 함유해도 된다.

본 발명의 전기석함유섬유의 주성분은, 특히 한정되지는 않지만 시판중인 폴리비닐알콜제품으로부터 자유롭게 선택 가능한 폴리비닐알콜이다. 그러나, 바람직하게는 폴리비닐알콜은 99%이상의 비누화도를 지닌 완전히 비누화된 것일 필요가 있고, 또 평균중합도는 1000 ∼ 2000일 필요가 있다.

전기석입자를 함유하는 폴리비닐알콜섬유는 내수성 및 내열성을 향상시키기 위하여 불용화하는 것이 중요하다. 의외로, 전기석함유폴리비닐알콜섬유의 불용화 처리는 활성화이온방출량의 증대라고 하는 부가적인 이점이 있다. 폴리비닐알콜섬유의 불용화방법은, 열처리 또는 아세탈화처리, 즉 포름알데히드에 의한 포르말화나 글루타르알데히드에 의한 글루탈화, 혹은 열처리와 아세탈화의 조합(이 경우에는, 통상 열처리후 아세탈화처리를 행함)을 들 수 있다.

이하, 본 발명의 전기석함유불용화 폴리비닐알콜섬유의 제조방법의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

우선, 전기석을 입자직경이 0.3㎛를 초과하지 않는, 바람직하게는 0.2㎛를 초과하지 않는 입자로 미분쇄한다. 전기석의 분쇄방법은 건식법 및 습식법을 포함해서 특히 제한되지 않지만, 그중 매체로서 물을 사용하는 습식법이 효율의 관점에서 바람직하다. 또, 상기 무기 또는 세라믹재료를 1종이상 습식분쇄공정중에 전기석과 함께 분쇄하여 입자직경이 0.3㎛를 초과하지 않는다, 바람직하게는 0.2㎛를 초과하지 않는 입자의 분산수용액을 얻을 수 있다.

비누화도가 적어도 99%이고 평균중합도가 1000 ∼ 2000인 적정량의 폴리비닐알콜을 용해하고, 필요시 물의 부가량을 첨가하여 전기석입자의 분산수용액을 얻음으로써 적절한 농도의 폴리비닐알콜 및 방사에 적합한 적절한 농도를 지닌 폴리비닐알콜섬유의 방사용의 방사용액을 제조한다. 이 방사액에는 필요시 적정량의 항균제 또는 항진균제 및 탈취제를 혼합해도 된다.

이와 같이 해서 제조한 방사액의 방사는, 건식방사법 혹은 습식방사법의 어느 한쪽방법에 의해 수행할 수 있으며, 그중 건식방사법이 바람직하다. 건식방사법을 채용할 경우, 폴리비닐알콜을 30 ∼ 40중량%의 농도로 함유하는 방사액을, 가열 연신처리에 의해 160 ∼ 200℃의 뜨거운 공기의 분위기에서 방사돌기의 구멍을 통해 필라멘트형태로 추출하였다. 폴리비닐알콜섬유의 불용화 처리를 열처리에 의해 행할 경우, 이와 같이 해서 얻어진 전기석함유필라멘트를 210∼240℃의 온도에서 열처리하여 전기석함유불용화 폴리비닐알콜섬유를 얻는다.

또, 상기 전기석함유폴리비닐알콜섬유의 불용화처리를 포르말화에 의해 수행할 경우, 상기 전기석함유 필라멘트를, 황산나트륨, 황산 및 포름알데히드를 각각 적정농도로 함유하는 40∼70℃온도의 수용성 포르말화욕에 담가 전기석함유 포르말화 폴리비닐알콜섬유를 얻는다.

전기석함유폴리비닐알콜필라멘트의 불용화를 위한 아세탈화 처리를 글루타르알데히드에 의해 수행할 경우, 상기 전기석함유필라멘트를 황산나트륨, 황산 및 글루타르알데히드를 각각 적정농도로 함유하는 30 ∼ 60℃온도의 수용성 아세탈화욕에 담가 전기석함유아세탈화 폴리비닐알콜섬유를 얻는다.

다음에 전기석함유폴리비닐알콜섬유와 그의 제조 방법 및 그의 응용예 등을 각종 예를 통해 상세히 설명하나, 어쨌든 본 발명의 범위는 이르써 한정되는 것은 결코 아니다.

[실시예 1]

전기석함유불용화 폴리비닐알콜섬유를 이하의 방법으로 제조하였다. 즉, 평균입자직경이 0.2㎛이고 입자직경이 0.3㎛를 초과하지 않는 전기석입자를 각각 0.05, 0.125, 0.25, 1.0, 3.0, 4.8 또는 11.0중량부 함유하는 분산수용액에, 비누화도가 적어도 99%, 평균 중합도가 1200인 폴리비닐알콜 100중량부를 첨가하였다. 이들 각 혼합액 34중량부를 66중량부의 탈이온수에 혼합하고, 승온하에 반죽기에서 함께 반죽하여 80℃에서의 점도가 340 ∼ 420 포아즈이고 폴리비닐알콜을 34.0 ∼ 34.5중량% 함유하는 전기석함유방사액을 얻었다.

이와 같이 해서 제조한 방사액을, 180℃의 가열공기분위기중에서 0.09mm 직경의 구멍 30개을 지닌 방사돌기를 통한 압출성형에 의해 건식방사처리하고, 225℃에서 2 ∼ 3초간 열처리후 즉시 450%로 가열연신하여 필라멘트를 형성하였다. 이와 같이 해서 얻어진 전기석함유폴리비닐알콜섬유는, 섬도 120 ∼ 125데티르/30필라멘트, 건조강도 3.2 ∼ 3.6g/d, 건조신장률 12 ∼ 16% 및 수중 연화점 82 ∼ 87℃였다.

전기석함유폴리비닐알콜섬유에 대해, 제1도에 개략적으로 도시한 시험장치를 사용해서 이하의 방법으로 활성이온방출시험을 실시하였다. 시험장치에 있어서, 온도센서(6)에 의해 제어되는 전원(7)에 접속된 세라믹발열체 등의 맨틀발열체(4)에 의해 온도계(5)의 감시하에 37℃로 온도조절된 충전물재료층(3)의 형태로 시료 섬유 20g을 시료수용기(2)에 충전하였다. 공기불어넣기 펌프(1)에 의해 상기 충전물재료층(3)의 상부에 탈탄화된 청정공기를 100㎖/분의 속도로 도입하였다. 충전물재료층(3)을 통해서 시료수용기(2)의 바닥으로부터 배기되는 공기는 유리비커(9)로 인도되어 항온조(8)내에서 온도 21℃로 유지되고 21℃에서의 전기전도도가 1.7μS/㎝인 탈이온수(10)의 표면으로 불어넣었다. 비커(9)내의 물(10)의 전기전도도의 검출은 1쌍의 백금전극(11),(11) 및 전기전도계(12)(휴렛패커드사제품, Precision LCR Meter Model 4285A)에 의해 행하였다. 상기 방법으로 3시간동안 계속 유지한 후, 비커(9)내의 탈이온수(10)의 전기전도도를 기록하여, 섬유중의 전기석입자의 함량의 함수로서 제2도의 곡선 A에 그래프식으로 표시한 바와 같은 결과를 얻었다.

[실시예 2]

포르말화에 의해 불용화한 전기석함유폴리비닐알콜섬유를 이하의 방법으로 제조하였다. 즉, 열처리후 실시예 1에서 제조한 전기석입자의 함량이 서로 다른 폴리비닐알콜섬유를, 1 : 4의 욕비로 포름알데히드 4중량%, 황상 20중량%, 황산나트륨 20중량%, 물 56중량%로 이루어진 포르말화용액중에 담갔다. 이와 같이 해서 얻어진 포르말화폴리비닐알콜섬유는 포르말화도 38 ∼ 40%, 건조 강도 2.6 ∼ 3.1g/d, 건조신장률 18 ∼ 23% 및 수중 연화점 109 ∼ 112℃였다.

이와 같이 해서 얻어진 전기석입자의 함량의 서로 다른 포르말화 폴리비닐알콜섬유에 대해, 실시예 1과 마찬가지 방법으로 활성이온방출시험을 실시하여, 공기 불어넣기를 3시간 계속 행한 후 물(10)의 전기전도도를 기록하였다. 그 결과를 섬유중의 전기석입자의 함량의 함수로서 제2도의 곡선 B로 표시하였다.

[실시예 3]

글루타르알데히드에 의한 에세탈화에 의해 불용화한 전기석함유폴리비닐알콜섬유를 이하의 방법으로 제조하였다. 즉, 열처리후 실시예 1에서 제조한 전기석입자의 함량이 서로 다른 폴리비닐알콜섬유를, 1 : 3의 욕비로 글루타르알데히드 0.5중량%, 황산 20중량%, 황산나트륨 중량% 및 물 64.5중량%로 이루어진 아세탈화용액중에 담갔다. 이와 같이 해서 얻어진 아세탈화 폴리비닐알콜섬유는 건조강도 1.9 ∼ 2.3g/d, 건조신장률 9 ∼ 13% 및 수중 연화점 109 ∼ 115℃였다.

이와 같이 해서 얻어진 전기석입자의 함량이 서로 다른 아세탈화 폴리비닐알콜섬유에 대해, 실시예 1과 마찬가지 방법으로 활성이온방출시험을 실시하여, 공기 불어넣기를 3시간 계속 행한 후 물(10)의 전기전도도를 기록하였다. 그 결과를 섬유중의 전기석입자의 함량의 함수로서 제2도의 곡선C로 표시하였다.

실시예 1 내지 3에서 얻어진 제2도에 표시한 결과는, 전기석함유폴리비닐알콜섬유로부터의 활성이온방출효율이 열처리된 섬유의 포르말화 또는 아세탈화에 의해 향상될 수 있고 또 이 향상효과는 글루타르알데히드에 의한 아세탈화에 의한 것보다도 포르말화에 의한 것에서 다소 크다는 것을 나타낸다. 또한 활성이온방출효과율은 전기석입자의 함량이 0.05 ∼ 0.5중량%일 때 최대치를 지니며, 이것은 전기석입자의 양을 더욱 증가시키면 감소하고, 전기석입자의 함량을 0.5중량%를 초과해서 증가시키면 일정하게 되는 상당히 예기치 않은 결과로 된다.

상기 실시예 2에서 제조한 바와 같이 전기석입자를 0.25중량% 및 4.8중량% 함유하는 포르말화폴리비닐알콜에 대해 전자현미경조사를 행하였다. 즉, 각 섬유에 대해, 고해상도 투과전자현미경(닛뽄덴시주식회사제품, Model JEM-200CX)을 사용해서 전자가속전압 160kV에서 조사하여, 전기석함량이 0.25중량%인 섬유중의 전기석입자는 입자직경이 0.02 ∼ 0.2㎛범위에 걸쳐서 대략 0.1㎛이하로, 균일하고 이산적인 분산상태를 보인 반면, 전기석함량이 4.8중량%인 섬유중의 전기석입자는, 주된 입자의 응집체가 0.1㎛이하의 직경을 지녔고, 이 응집체의 대부분은 직경이 0.2 ∼ 1.8㎛범위에 있다는 것이 판명되었다. 이 결과는, 섬유중의 전기석함량이 낮으면 입자가 균일·이산적인 분산상태를 보이는 반면 섬유중의 전기석함량이 높으면 입자가 응집상태를 보이므로 전기석함량이 0.05 ∼ 0.5중량%의 범위일 때 활성화이온방출 효율이 최대치를 지닌다는 제2도의 곡선으로 표시한 이상한 현상을 설명할 수 있다.

[응용예 1]

인체에 대한 전기석함유폴리비닐알콜섬유의 영향을 피부온도의 서모그래피측정에 의해 시험하였다. 서모그래피(thermography)는, 고감도 적외선카메라를 사용하여 생체의 각종 부분으로부터 방출된 열의 편차 또는 분포를 검출·측정하여, 그 적외방사선을 가시신호로 변화하여 온도분포를 나타내는 10색사진촬영시 기록될 수 있게 한 기술이다.

이와 같이 해서 하나는 실시예 2에서 제조한 바와 같은 전기석입자를 0.25중량% 함유하는 포르말화폴리비닐알콜섬유로부터, 다른 하나는 전기석입자를 함유하지 않는 종래의 포르말화폴리비닐알콜섬유로부터 2개의 침구매트를 제작하였다. 피부온도분포의 서모그래피측정은, 건강한 성인 2명이 상기 2개의 침구매트 각각에 얼굴을 위로 향한 자세로 누워서 행한 바, 전기석함유매트상에 누워있던 사람의 다리의 피부온도가 1.0℃정도 증가하여 매트상에 누워있던 동안뿐만 아니라 매트에 누운 후 수시간 후에 대해서 피하혈액순환의 촉진을 나타낸 반면, 전기석입자를 함유하지 않은 매트에 누워있는 사람의 피부온도에는 거의 변화가 검출되지 않았다.

상기 결과는 전기석함유폴리비닐알콜섬유가 인체의 피하혈액순환을 촉진시키는 효과를 지녀 피부온도의 증가를 가져오고, 또 활성이온을 주입함으로써 물의 전기전도도측정에 의한 활성이온방출을 시험하는 방법이 전기석함유폴리비닐알콜섬유에 의한 생체세포활성화 효과측정의 대책이라는 결론을 지지하고 있다.

[응용예 2]

전기석함유불용화폴리비닐알콜섬유의 오수처리촉진효과에 대해 시험하였다.

제3도는 전기석함유폴리비닐알콜섬유로부터 제작한 바이오리액터로서 역할하는 접촉 여과유닛의 부분절단개방사시도이다. 바이오리액터본체는 길이방향으로 평행한 복수개의 사슬편성사(chain-knit yarns)(31)와 이 길이방향의 사슬편성사(31)를 연결하는 탄성모노필라멘트제의 후프(hoop)(32)로 이루어진 바구니형상의 원통형 회부 골격(34)을 지닌다. 상기 바구니형상 골격의 그물눈개구는 가로방향의 섬유(33)로 치밀하게 채워져 있어 오수와의 양호한 접촉 및 활성화슬러지박테리아의 퇴적을 확보하도록 미세하게 되어 있다. 폴리스티렌발포체의 부표(float)(36)는 바구니형상의 원통형 외부골격(34)의 내부에 수용되어 상부결함제부재(39)로 각각의 길이방향의 사슬편성사(31)를 체결함으로써 상기 원통형 외부골격(34)으로부터 흘러나가는 것이 방지되는 반면, 길이방향의 사슬편성사(31)의 하단부는 해당 하단부(38)에 암나삿니의 관형상 하부결합제부재(37)에 의해 함께 체결되어 있고, 이때 필요로하는 다수의 바이오리액터는 오수내의 기대(base table)(제3도에는 도시생략)에 연결되어 부표(36)의 부력에 의해 직립할 수 있게 된다.

시험시, 바이오리액터는, 실시예 2에서 제조한 전기석입자를 0.5중량% 함유하는 포르말화폴리비닐알콜필라멘트 및 섬유로부터, 또는 전기석입자를 함유하지 않는 종래의 폴리프로필렌수지의 섬유 또는 필라멘트로부터 제조하였다.

제4도는 오수처리시험에 사용한 실험장치의 개략도로, 제1오수탱크(41)에는 BOD(생물학정 산소요구량)값이 4.6mg/ℓ인 오수 200ℓ를 채우고, 5개의 바이오리액터(42)에 연결가능한 기대(43)를 물속에 설치한 한편, 제2오수탱크(44)는 제1오수탱크(41)로부터 흘러 넘친 것을 수용하도록 구성되고, 또한, 통기용의 공기배분기(47)가 제2오수탱크(44)내에 함유된 물속에 설치되어 조절기(46)에 의해 제어된 속도로 압축기(45)로부터 공기를 기포형태로 불어넣는다. 통기후의 제2오수탱크(44) 속의 오수는 펌프(48)에 의해서 제1오수탱크(41)로 순환될 수 있다.

제1 및 제2오수탱크(41), (44)간의 오수의 순환하에 전기석함유폴리비닐알콜섬유제의 5개의 바이오리액터(42)를 기대(43)에 세워 놓은 채, 24시간 경과후 제1오수탱크(41)로부터 오수의 일부를 추출하여 분석한 결과, BOD값이 2.1mg/ℓ로 54.3% 감소하였다.

비교를 위해, 전기석함유바리오리액터(42)대신에 종래의 폴리프로필렌섬유 및 필라멘트제의 비생반응성 접촉여과유닛을 사요한 이외에 상기와 마찬가지의 시험을 실시한 바, 오수의 BOD는 초기치 4.5mg/ℓ에서 24시간 경화구 3.9mg/ℓ로 13.3% 감소한 것으로 판명되었다.

상기 실험결과는 전기석함유폴리비닐알콜섬유와 오수가 접촉할 경우 오수중의 탄소함유유기오염물 혹은 질소함유유기오염물이 이산화탄소, 질산상태의 질소, 질소가스, 물 등으로 분해되어 활성화슬러지내의 박테리아의 증식을 촉진시킬 수 있다는 가정을 뒷받침한다.

이상 본 발명이 폴리비닐알콜섬유에 의하면, 활성이온을 방출하여 생체세포의 원기를 돋우거나 활성화효과를 발휘하는 동시에 활성화슬러지법에 의해 오수처리시 활성화슬러지내의 미생물의 증식 등의 활성화 효과를 발휘할 수 있다.

Claims

입사직경이 0.3㎛를 초과하지 않는 전기석입자가 균일하게 분산된 폴리비닐알콜의 불용화 섬유인 것을 특징으로 하는 엘렉트렛섬유.
제1항에 있어서, 상기 전기석입자는, 입자직경이 0.2㎛를 초과하지 않고 또 평균입자직경이 0.1㎛를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 엘렉트렛섬유.
제1항에 있어서, 상기 전기석입자의 양은 폴리비닐알콜에 의거해서 0.05 ∼ 0.5중량%범위내인 것을 특징으로 하는 엘렉트렛섬유.
제1항에 있어서, 상기 폴리비닐알콜은 비누화가 적어도 99%이고, 평균중합도가 1000 ∼ 2000범위 내인 것을 특징으로 하는 엘렉트렛섬유.
(a) 폴리비닐알콜을 물에 용해하여 방사수용액을 형성하는 공정 ; (b) 상기 방사수용액중에 입자직경이 0.3㎛를 초과하지 않는 전기석입자를 균일하게 분산시키는 공정 ; (c) 상기 폴리비닐알콜의 전기석함유방사액을 전기석함유섬유의 형태로 방사 하는 공정 ; 및 (d) 상기 전기석함유섬유를 불용화처리하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 엘렉트렛섬유의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 전기석입자의 양은 폴리비닐알콜의 양에 의거해서 0.05 ∼ 0.5중량% 범위내인 것을 특징으로 하는 엘렉트렛섬유의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 불용화처리는 열처리인 것을 특징으로 하는 엘렉트렛섬유의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 불용화처리는 포름알데히드에 의한 포르말화처리인 것을 특징으로 하는 엘렉트렛섬유의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 불용화처리는 글루타르알데히드에 의한 아세탈화처리인 것을 특징으로 하는 엘렉트렛섬유의 제조방법.
오수의 BOD값을 저감시키는 방법에 있어서, 입자직경이 0.3㎛를 초과하지 않는 전기석입자가 균일하게 분산된 폴리비닐알콜의 불용화섬유인 엘렉트렛섬유와 오수를 접촉시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 오수의 BOD값 저감방법.
제10항에 있어서, 상기 전기석입자의 양은 폴리비닐알콜의 양에 의거해서 0.05 ∼ 0.5중량% 범위내인 것을 특징으로 하는 오수의 BOD값 저감방법.
오수와 접촉시켜 해당 오수의 BOD값을 저감시키는 바이오리액터에 있어서, 상기 바이오리액터는 입자직경이 0.3㎛를 초과하지 않는 전기석입자가 균일하게 분산된 폴리비닐알콜의 불용화섬유사로 이루어진 길이가 긴 바구니형태이며, 상기 바구니는 일단부가 폐쇄되어 있고 내부에 부표를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 바이오리액터.