KR20160009087A

KR20160009087A - 유체 처리용 담체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20160009087A
Application number: KR1020160001615A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 우에하라
Original assignee: 닛신보 홀딩스 가부시키 가이샤
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2016-01-25
Also published as: JP2009066592A; JP2015016473A; JP6010082B2; TW200909576A; TWI545194B; KR20090020489A; US20090124717A1; JP5650373B2; US8772363B2

Abstract

수 침강성, 미생물 고정성 등이 뛰어남과 아울러, 물 이외의 액체나 기체 등의 유체에 대해서도 적용 가능한 새로운 유체 처리용 담체와 그것을 연속적으로 제조할 수 있는 새로운 제조 방법을 제공한다.
폴리올레핀계 수지를 30∼95 중량%, 셀룰로오스계 분말의 친수화제를 5∼70 중량% 포함하는 발포체로서, 그 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는다.

Description

유체 처리용 담체 및 그 제조 방법{CARRIER FOR FLUID TREATMENT, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 수 침강성 등 유체 처리 성능이 뛰어난 폴리올레핀계 발포체에 의한 유체 처리용 담체와 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래로부터, BOD 처리, 질화 처리, 탈질소 처리 등의 수처리에 사용되는 미생물 고정화 담체로서 폴리올레핀 수지 등의 발포체가 널리 사용되고 있다. 그러나, 발포체의 주성분인 수지 자체가 소수성인 것, 발포체에 독립 기포 및 반관통 기포가 많으므로 습윤성, 수 침강성 등이 나빠 충분한 수처리 능력을 갖는 폴리올레핀계 수지 발포체의 수처리용 담체를 얻을 수 없었다.

예컨대, 특허 문헌 1에는 폴리에틸렌계 수지에 결정화 촉진제, 발포제 및 가교제를 혼화하여 얻어진 발포성 수지 조성물을 밀폐 금형 중에 충전하고, 가압 하에서 가열하여 중간 발포체를 얻고, 이어서 이 중간 발포체를 상압 하에서 가열하고 잔존하는 발포제 및 가교제를 분해시켜 발포체를 얻는 배치법으로의 2단 발포에 의한 가교 폴리에틸렌계 수지 발포체의 제조 방법이 제안된 바 있다.

그러나, 특허 문헌 1에서 제안되어 있는 제조 방법에서는 배치법이기 때문에 생산 효율이 나쁘고, 발포 공정에서의 발포가 불균일하다. 또한 2단 발포에서는 작업성이 나쁘고, 게다가 제조된 발포체는 독립 기포 및 반관통 기포가 많기 때문에 물에 뜨게 되어 수처리용 또는 미생물 고정화 담체로는 적합하지 않다는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 2에는 폴리올레핀에 발포제 및 가교제를 첨가한 발포성 가교성 조성물을 기밀하지 않은 금형 중에서 가열 발포시켜 기포체를 생성시키고, 이어서 기계적 변형을 가하여 기포를 연통화시키는 가교 폴리올레핀 연속 기포체의 제조 방법이 제안되어 있다.

그러나, 특허 문헌 2에서 제안되어 있는 제조 방법도 기포체를 생성시키는 공정과 기계적 변형을 가하여 기포를 연통화시키는 공정이라는 두 개의 공정을 거칠 필요가 있어 생산성이 나쁘다는 문제가 있었다. 또한, 연속 발포체를 얻는 일반적인 기술로서 적하 발포법이나 소결법 등에 의한 다공질화 기술도 있는데, 생산 효율이 나쁘다는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 3에는 폴리올레핀계 수지를 주성분으로 하는 압출 발포체에 의해 구성되는 유동상용 미생물 고정화 담체로서, 상기 압출 발포체에 형성되는 기포가 발포체 표면에 통하는 연속 기포와 발포체 표면에 통하지 않는 독립 기포를 가지며, 압출 발포체에서의 연속 기포의 비율을 20∼70%로 한 유동상용 미생물 고정화 담체의 발명이 제안되어 있다.

특허 문헌 3에서 제안되어 있는 발명의 미생물 고정화 담체에 있어서 연속 기포는 적어도 2곳이 발포체 표면에 통하는 관통 기포와 한 곳만이 발포체 표면에 통하는 반관통 기포로 이루어지는데, 어느 경우에나 연속 기포로 만들려면 기포화 공정과 연속 기포화 공정이라는 두 가지 공정이 필요해지기 때문에 생산성이 나쁘다는 문제가 있었다. 또한 독립 기포에 더하여 발포체 중의 연속 기포에 반관통 기포가 존재하면 물에 뜨게 되어 미생물 담체로서의 사용에 적합하지 않다는 문제가 있었다. 더욱이, 연속 기포의 비율이 20∼70%는 발포 배율로 1.25∼3.3배에 대응해 있으며, 발포 배율이 낮아 생산 효율이 나쁘다는 문제가 있었다. 나아가서는, 압출 성형에 의한 발포 배율은 독립 기포에서는 10배 정도인데 연속 기포에서는 3배 정도가 한계로 되어 있다.

예컨대 특허 문헌 4, 5에는 폴리프로필렌 수지를 주성분으로 하는 압출 발포 성형법에 의한 발포체의 연속 생산 방법의 발명이 제안되어 있다. 이들 특허 문헌 4, 5에서 제안되어 있는 발명에서는 발포 배율은 10배인데, 독립 기포이기 때문에 수처리용 또는 미생물 고정화 담체로는 적합하지 않다.

이상과 같이 종래에는 연속 기포의 고배율 발포체(수 침강성의 고배율 발포체)는 배치법으로밖에 생각할 수 없어 연속 생산은 불가능하다고 일컬어지고 있었다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2004-1224904호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평 11-315161호 공보

[특허 문헌 3] 특허 제3143412호

[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 평 5-228980호 공보

[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 평 5-230254호 공보

본 발명은 수 침강성, 미생물 고정성 등이 뛰어남과 아울러, 물 이외의 액체나 기체 등의 유체에 대해서도 적용 가능한 새로운 유체 처리용 담체와 그것을 연속적으로 제조할 수 있는 새로운 제조 방법을 제공하는 것을 그 과제로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여 이루어진 본 발명 유체 처리용 담체의 구성은, 폴리올레핀계 수지를 30∼95 중량%, 셀룰로오스계 분말의 친수화제를 5∼70 중량% 포함하는 발포체로서, 그 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여 이루어진 본 발명 유체 처리용 담체의 다른 구성은, 폴리올레핀계 수지를 30∼95 중량%, 셀룰로오스계 분말의 친수화제를 4∼69 중량%, 무기 분말을 1∼30 중량% 포함하는 발포체로서, 그 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 상기 담체의 구성에 있어서, 멜트 프랙처 상태가 하기 식 (1)로 표시되는 비표면적비를 갖는 것이 바람직하다.

B/A=1.5∼4.0 (1)

*(식 (1) 중, A는 발포체의 겉보기의 비표면적, B는 발포체의 실제 비표면적을 나타냄.)

또한, 본 발명은, 상기 담체의 구성에 있어서, 친수화제가 발포체의 표면에 노출 내지 돌출된 구성으로 하는 것이 바람직하다. 더욱이, 폴리올레핀계 수지는 멜트 플로 인덱스가 5∼25g/10min으로 표시되는 조성인 것이 바람직하다.

더욱이, 본 발명은, 상기 담체의 구성에 있어서, 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 혼합물, 또는 폴리에틸렌과 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체의 혼합물, 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 및 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체의 혼합물, 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 및 폴리스티렌의 혼합물, 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 및 폴리스티렌 및 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체의 혼합물인 것이 바람직하다.

나아가서는, 본 발명은, 상기 담체의 구성에 있어서, 발포체의 발포 배율이 2∼10배, 겉보기 비중이 0.10∼0.80g/㎖인 구성도 있다.

다음에, 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여 이루어진 본 발명 유체 처리용 담체의 제조 방법의 구성은, 폴리올레핀계 수지, 셀룰로오스계 분말의 친수화제를 상기 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 용융 교반기에 의해 혼련, 분쇄한 1차 혼합품, 또는 상기 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 다축 압출기에 의해 혼련, 펠릿화한 1차 혼합품 중 어느 하나의 혼합품과 발포제를 단축 또는 다축 압출기에 투입, 혼련한 후, 수중에 압출 발포시키고, 수중 펠리타이저에 의해 절단하거나 또는 기상 중에 압출 발포시키고, 핫 컷(hot cut)함으로써 발포체를 얻는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여 이루어진 본 발명 유체 처리용 담체의 다른 제조 방법의 구성은, 폴리올레핀계 수지, 셀룰로오스계 분말의 친수화제 및 무기 분말을 상기 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 용융 교반기에 의해 혼련, 분쇄한 1차 혼합품 또는 상기 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 다축 압출기에 의해 혼련, 펠릿화한 1차 혼합품 중 어느 하나의 혼합품과 발포제를 단축 또는 다축 압출기에 투입, 혼련한 후, 수중에 압출 발포시키고, 수중 펠리타이저에 의해 절단하거나 또는 기상 중에 압출 발포시키고, 핫 컷함으로써 발포체를 얻는 것을 특징으로 하는 것이다.

더욱이, 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여 이루어진 본 발명 유체 처리용 담체의 또 다른 일례의 제조 방법의 구성은, 폴리올레핀계 수지, 셀룰로오스계 분말의 친수화제 및 발포제를, 또는 이들에 무기 분말을 가한 것을 상기 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 다축 압출기에 투입, 혼련한 후, 수중에 압출 발포시키고, 수중 펠리타이저에 의해 절단하거나 또는 기상 중에 압출 발포시키고, 핫 컷함으로써 발포체를 얻는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은, 상기 제조 방법의 구성에 있어서, 발포제로는 화학적 발포제 또는 물리적 발포제 또는 발포에 의해 발포제 자신이 외벽면을 갖는 중공 구형 입자로 되는 자립 발포제를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 상기 제조 방법의 구성에 있어서, 상기 압출기의 노즐 온도를 발포제에 포함되는 발포 성분의 분해 온도 또는 기화 온도보다 10℃ 높은 온도 이상 폴리올레핀계 수지의 용융 온도보다 60℃ 높은 온도 이하로 제어함으로써 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 가지며, 또한, 발포체의 표면에 친수화제를 노출 내지 돌출시키도록 한 구성으로 할 수 있다.

본 발명의 유체 처리용 담체는 그것을 구성하는 발포체에 독립 기포가 존재해 있어도 발포체에 함유되어 있는 친수화제 및 발포체의 표면에 형성되는 멜트 프랙처의 상승 효과에 의해 수 투과성, 습윤성 및 수 침강성에 있어서 종래의 수 유체 처리용 담체에 없는 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명의 유체 처리용 담체는 그것을 구성하는 발포체의 표면을 멜트 프랙처 상태로 하여 표면을 조면(표면에 작은 요철이 다수 개 있는 상태)으로 하였으므로 발포체의 표면적이 커지고, 게다가 발포체의 표면에 친수화제가 노출 내지 돌출하도록 하였으므로 담체 기포 내에의 수 투과성이 뛰어 수 침강성을 향상시킬 수 있다. 또한 표면적이 커진 결과, 담체에의 미생물의 부착량이 증대하여 수처리 능력을 향상시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 공기 등의 기체에 적용한 경우에는 기체 중에 포함되는 더스트나 습기, 부유 미생물 등을 신속하게 효과적으로 흡착 및/또는 제거할 수 있다.

또한 본 발명의 유체 처리용 담체의 제조 방법에서는, 종래 어렵다고 여겨지던 고발포 배율이면서 수 침강성이 뛰어난 발포체의 유체 처리용 담체를 배치법이 아니고 연속적으로 제조할 수 있으므로, 생산 효율의 향상, 비용의 저감화를 도모할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

다음 본 발명의 실시 형태예에 대하여 설명한다.

<실시예>

본 발명의 제1예의 유체 처리용 담체는, 폴리올레핀계 수지를 30∼95 중량%, 셀룰로오스계 분말의 친수화제를 5∼70 중량% 포함하는 발포체로서, 이 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는 구성의 것이고, 또한 본 발명의 제2예의 유체 처리용 담체는, 폴리올레핀계 수지를 30∼95 중량%, 셀룰로오스계 분말의 친수화제를 4∼69 중량%, 무기 분말을 1∼30 중량% 포함하는 발포체로서, 그 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖는 구성의 것이다(이하, "유체 처리용 담체"를 단순히 "발포체"라고 할 수도 있음).

여기서 멜트 프랙처란 플라스틱 성형시에 성형품의 표면에 요철이 생기는 현상(평활한 표면을 갖지 않는 상태)으로서 일반적으로 알려져 있다. 예컨대 플라스틱 재료의 압출 성형에 있어서, 압출기의 내압이 현저하게 높아지거나 압출 속도가 현저하게 커지거나, 또는 플라스틱 재료의 온도가 과도하게 낮아졌을 때, 성형품의 표면에 불규칙한 요철이 생기거나 표면의 광택을 잃는 현상을 말한다.

본 발명의 유체 처리용 담체에서 바람직한 멜트 프랙처 상태는 다음 식 (1)로 표시되는 비표면적비를 갖는 것이다.

B/A=1.5∼4.0 (1)

이 중 A는 발포체의 겉보기의 비표면적, B는 발포체의 실제 비표면적을 나타낸다. 여기서, 겉보기의 비표면적(A)이란 발포체의 표면이 평활한 상태, 즉 멜트 프랙처를 발생하지 않은 상태에서의 비표면적을 나타내며, 실제 비표면적(B)이란 멜트 프랙처가 발생해 있는 상태에서의 실제의 비표면적을 나타낸다. 즉, 상기 식 (1)로 표시되는 B/A의 값은 멜트 프랙처를 발생시키는 것에 따른 비표면적의 증가의 비율을 나타내는 것이다. B/A의 값이 1.5보다 작으면 처리물과 유체 처리용 담체간 접촉 면적이 작아지기 때문에 처리 능력이 작아져 바람직하지 않다. B/A의 값이 4.0보다 크면 표면의 멜트 프랙처가 사용시에서의 유체 처리용 담체끼리의 접촉에 의해 용이하게 깎아지게 되어 바람직하지 않다. 또한, 겉보기의 비표면적(A) 및 실제 비표면적(B)은 자동 비표면적/세공 분포 측정 장치〔Tristar 3000, (주)시마즈 세이사쿠쇼 제조〕로 측정한 값이다.

더욱이, 본 발명의 유체 처리용 담체에 포함되는 폴리올레핀계 수지는 멜트 플로 인덱스가 5∼25g/10min으로 표시되는 조성인 것이 바람직하다. 멜트 플로 인덱스가 5g/10min보다 작으면 폴리올레핀 수지의 유동성이 결여되기 때문에 후술하는 본 발명의 제조 방법에 의해 발포체를 형성하기에 적합하지 않으며, 또한 25g/10min보다 크면 발포 성형시에 찌그러지는 현상이 발생하기 때문에 모두 바람직하지 않다. 여기서 멜트 플로 인덱스(이하, 단순히 "MFI"라고도 함)란 용융 상태에 있는 수지의 유동성을 나타내는 척도의 하나로서, 일정 압력, 일정 온도 하에 규정된 치수를 갖는 노즐(오리피스)로부터 수지가 유출되는 양을 측정하고, 10분간 당 중량(단위: g/10min)으로 표시한 지수로서 일반적으로 알려져 있다.

폴리올레핀계 수지로서 바람직한 것은 폴리에틸렌(이하, 단순히 "PE"라고도 함), 폴리프로필렌(이하, 단순히 "PP"라고도 함), 에틸렌―아세트산 비닐 공중합체(이하, 단순히 "EVA"라고도 함), 폴리스티렌(이하, 단순히 "PS"라고도 말한다) 등의 수지로서, 이들 수지를 단독으로 사용할 수도 있고 적당히 조합한 혼합물을 사용할 수도 있다. 또한, 또 다른 열가소성 수지 성분을 가할 수도 있다. 다른 열가소성 수지 성분으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PU), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 폴리 락트산(PLA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), ABS 수지(ABS) 등을 들 수 있다. 수지로는 폴리에틸렌이 특히 바람직한데, 상기한 MFI의 범위 내라면 PE와 PP의 혼합물, PE와 EVA의 혼합물, PE와 PP와 EVA의 혼합물, PE와 PP와 PS의 혼합물, PE와 PP와 EVA와 PS의 혼합물, 또는 이들과 다른 열가소성 수지와의 혼합물일 수도 있다. 구체적으로는, PE, PP, EVA, PS를 포함하는 다른 열가소성 수지의 조성비(중량비)가 수지 전체를 100이라 하였을 때 100∼60:40∼0:20∼0:15∼0이 되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 유체 처리용 담체의 내마모성을 높이기 위해서는 수지 중에 EVA를 10 중량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 또한 이들 수지는 재생 수지일 수도 있다.

다음에, 본 발명의 유체 처리용 담체에 포함되는 친수화제에는 셀룰로오스계 분말이 사용된다. 셀룰로오스계 분말로는 목분, 셀룰로오스 분말, 마 셀룰로오스 분말 등을 들 수 있으며, 톱밥, 아비셀, 아보셀, 지분, 셀룰로오스 비즈, 미결정 셀룰로오스, 마이크로피브릴화 셀룰로오스 등이 예시되는데, 특히 목분을 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 어느 하나를 단독으로 사용할 수도 있고, 또한 2종류 이상을 적당한 비율로 혼합하여 사용할 수도 있다. 친수화제의 형상은 구형, 타원형, 쐐기형, 위스커형, 섬유형 등인데, 이들 이외의 형상일 수도 물론 있다. 또한 친수화제의 입자 직경은 200 메시 통과품, 바람직하게는 100 메시 통과품, 더욱 바람직하게는 40 메시 통과품이 있다.

본 발명에 있어서, 친수화제는 독립 기포를 갖는 발포체에 대하여 유체 침투 기능을 부여하는 역할을 갖는데, 그를 위해서는 친수화제는 발포체의 표면에 노출 내지 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 여기서 노출이란 발포체 표면에 친수화제의 표면의 일부가 드러나 있는 것을 의미하며, 돌출이란 발포체 표면으로부터 친수화제의 일부가 뚫고나와 있는 것을 의미한다. 즉, 노출 내지 돌출되어 있다는 것은 발포체 중에 친수화제의 전체 또는 일부가 매몰되어 있고, 발포체 표면에 친수화제의 표면의 일부가 드러나 있는 상태 또는 친수화제의 일부가 발포체 표면에 뚫고나와 있는 상태를 의미한다.

또한, 본 발명의 유체 처리용 담체는 이후의 제조 방법의 난에서 상세하게 설명하는 바와 같이 발포제에 의해 발포시켜 형성한 발포체이다. 발포제로는 중탄산나트륨(중조), 아조디카르본아미드(ADCA) 등을 들 수 있다. 발포제는 이들에 제한되지 않으며, 화학적 발포제나 물리적 발포제 등을 들 수 있다. 화학적 발포제로는 예컨대 바륨아조디카르복실레이트(Ba/AC) 등의 아조 화합물, N,N-디니트로소펜타메틸렌테트라민(DPT) 등의 니트로소 화합물, 4,4'-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드)(OBSH) 등의 히드라진 유도체, 세미카르바지드 화합물, 아지드 화합물, 트리아졸 화합물, 이소시아네이트 화합물, 중탄산 나트륨 등의 중탄산염, 탄산염, 아질산염, 수소화물, 중탄산 나트륨과 산의 혼합물(예컨대 중탄산 나트륨과 시트르산 등), 과산화수소와 효소와의 혼합물, 아연 분말과 산과의 혼합물 등을 들 수 있다. 또한 물리 발포제로는 예컨대 지방족 탄화수소류(예컨대 부탄, 펜탄, 헥산 등), 염화 탄화수소류(예컨대 디클로로에탄, 디클로로메탄 등), 불화 염화 탄화수소류(예컨대 트리클로로모노플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 디클로로모노플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄 등), 대체 프론류, 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 분해 온도가 낮고 저렴하다는 점에서 중탄산 나트륨(중조)을 사용하는 것이 특히 바람직하다.

더욱이 발포제로서 소위 자립 발포제(독립 발포제, 마이크로스피어, 열팽창성 마이크로캡슐 이라고도 함)를 사용할 수 있다. 이 자립 발포제는 발포에 의해 발포제 자신이 외벽면을 갖는 중공 구형 입자가 되므로, 수지 조성물을 수중에 압출하여 발포시키는 대신 기상 중(예컨대 공기 중)에 압출하여 발포시켜도 발포체의 중공 부분이 찌그러지지 않고 유지되어 원하는 발포 배율을 갖는 유체 처리용 담체를 얻을 수 있다. 자립 발포제로는 외벽용의 폴리머로서 예컨대 염화비닐리덴-아크릴로니트릴 공중합체나 아크릴로니트릴-메타아크릴로니트릴 공중합체 등을 사용하며, 여기에 내포하는 휘발성의 액체로서 예컨대 이소부탄, 이소펜탄 등을 사용한 것을 들 수 있다. 구체적으로는 익스판셀(닛폰 필라이트 가부시키가이샤)이나 EPD-03(에이와 가세이 고교 가부시키가이샤) 등을 예시할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 셀룰로오스계 분말의 친수화제의 존재에 의해 자립 발포제에 의한 발포체에도 물 등의 유체가 투과하므로, 얻어지는 담체는 수 투과성이 뛰어난 것이 된다.

다음 본 발명의 제2예의 유체 처리용 담체는 폴리올레핀계 수지, 친수화제 이외에 무기 분말을 1∼30 중량% 포함하는 구성의 것이다. 무기 분말로는 황산 바륨, 탄산 칼슘, 제올라이트, 탈크, 산화 티탄, 티탄산 칼륨, 수산화 알루미늄 등을 들 수 있으며, 특히 황산 바륨을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 무기 분말은 어느 하나를 단독으로 함유하는 구성일 수도 있고, 또한 2종류 이상의 무기 분말을 함유하는 구성으로 할 수도 있다. 이와 관련하여, 무기 분말을 함유시킨 목적은 발포시의 핵재 및 비중 조정을 위해서이나, 그 이외에 폴리올레핀계 수지, 친수화제의 사용량을 줄여 제조 비용의 저감화를 도모할 수 있다는 역할도 있다.

본 발명의 유체 처리용 담체는 그 발포 배율이 2∼10배, 겉보기 비중이 0.10∼0.80g/㎖인 것이 바람직하다. 이 발포 배율을 얻을 수 있는 것은 전술한 제1예의 유체 처리용 담체의 구성(무기 분말을 포함하지 않는 구성) 100부 및 제2예의 유체 처리용 담체의 구성(무기 분말을 포함하는 구성) 100부에 대하여 각각 발포제를 0.5∼8부의 비율로 사용한 경우이다. 여기서 "부"는 "중량부"를 의미한다(이하, 동일).

발포 배율이 2배에 이르지 않으면 비중이 과도하게 커지기 때문에 특히 수중에서 유동시킬 때 큰 힘을 필요로 하기 때문에 바람직하지 않다. 또한 발포 배율이 10배보다 크면 비중이 작아지기 때문에 특히 수중에서의 처리시에 수면에 떠오르기 쉬워 수처리용 또는 미생물 고정화 담체로서 적합하지 않기 때문에 바람직하지 않다.

겉보기 비중은 발포체를 50㎖ 메스 실린더에 겉보기 용적으로 30㎖ 덜어내고, 그 중량으로부터 산출하여 구한 값(단위: g/㎖)으로서, 본 발명의 유체 처리용 담체의 실질적인 비중을 나타낸다고 하자. 이것은, 본 발명의 유체 처리용 담체가, 그 표면에 멜트 프랙처 상태를 소유하고 있기 때문에, 참된 체적을 측정하는 것이 대단히 곤란하기 때문이다.

다음에, 본 발명의 유체 처리용 담체를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 또한, 이 제조 방법에 사용하는 폴리올레핀계 수지, 친수화제, 무기 분말 등의 원료 성분, 발포제는 전술한 유체 처리용 담체의 난에서 설명한 원료 성분, 발포제와 동일한 것이다.

본 발명의 제조 방법의 일례로서 발포제를 제외한 원료 성분을 용융 교반기에 의해 혼련, 분쇄한 1차 혼합품과, 발포제를 단축 또는 2축 압출기에 투입, 혼련한 후 수중에 압출 발포시키고, 수중 펠리타이저에 의해 절단하여 발포체를 얻는 제조 방법(이하, 제조 방법 A), 다른 예로서 발포제 이외의 원료 성분을 2축 압출기에 의해 혼련, 펠릿화한 1차 혼합품과 발포제를 단축 또는 2축 압출기에 투입, 혼련한 후 수중에 압출 발포시키고, 수중 펠리타이저에 의해 절단하여 발포체를 얻는 제조 방법(이하, 제조 방법 B)을 들 수 있다. 이와 같이 커터 블레이드를 다이의 전면에 접하여 회전시키고 압출되는 스트랜드를 수중에서 절단하는 것을 수중 절단이라고 한다(JIS B 8650). 이들 제조 방법 A 및 제조 방법 B에 있어서, 1차 혼합품을 얻을 때에는 원료 성분인 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 혼련한다. 사용하는 발포제로는 화학적 발포제, 물리적 발포제 또는 자립 발포제 그리고 그들의 조합을 사용할 수 있다. 그 중에서도 분해 온도가 낮고 저렴한 중탄산 나트륨(중조)을 사용하는 것이 바람직하다.

전술한 제조 방법 A 및 B에 있어서, 발포제의 전부 또는 일부로서 자립 발포제를 사용하는 경우에는 수지 조성물을 수중에서 압출 발포시키지 않고 기상에 압출 발포시킨 후에 절단하여 발포체를 얻을 수도 있다. 이와 같이 커터 블레이드를 다이의 전면에 접하여 회전시키고 압출되는 스트랜드를 공중 등의 기상 중에서 절단하는 것을 핫 컷이라고 한다(JIS B 8650).

여기서, 2축 압출기로는 예컨대 완전히 동일 형상의 2개의 스크루를 병렬로 상호의 나사산과 나사홈이 맞물리도록 배열한 압출기 등이 있다. 스크루의 회전은 동일 방향의 경우와 반대 방향인 경우가 있는데, 어느 경우에든 스크루홈의 맞물림 부분에 있어서 용융 재료 내에 강한 전단력이 작용하므로 단축 압출기와 비교하여 혼련 효과가 증가하고, 또한 압출 압력도 크다는 이점이 있다. 또한, 비용면에서 허용할 수 있는 경우에는 2축 압출기 이외에 스크루가 3개 이상 있는 다축 압출기를 사용할 수도 있다.

발포제를 제외한 원료 성분으로는 폴리올레핀계 수지와 친수화제(이하, 원료 〔1〕) 또는 폴리올레핀계 수지와 친수화제와 무기 분말(이하, 원료 〔2〕)이다. 원료 〔1〕 및 원료 〔2〕의 각 성분은 전술한 폴리올레핀계 수지, 친수화제, 무기 분말을 사용할 수 있다. 또한 발포제도 전술한 것을 사용할 수 있다.

또한 각 성분의 비율은 전술한 본 발명의 제1예 및 제2예의 유체 처리용 담체에서의 각 성분의 비율이 되도록 한다. 즉, 원료 〔1〕을 이용하여 제조하는 경우에는 제1예의 유체 처리용 담체의 구성(폴리올레핀계 수지 30∼95 중량%, 친수화제 5∼70 중량%) 100부에 대하여 발포제 0.5∼8부, 그리고 원료 〔2〕를 이용하여 제조하는 경우에는 제2예의 유체 처리용 담체의 구성(폴리올레핀계 수지 30∼95 중량%, 친수화제 4∼69 중량%, 무기 분말 1∼30 중량%) 100부에 대하여 발포제 0.5∼8부로 한다.

더욱이, 본 발명의 제조 방법의 다른 예로서 원료 〔1〕 및 발포제, 또는 원료 〔2〕 및 발포제를 상기 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 2축 압출기에 투입, 혼련한 후, 수중에 압출 발포시키고, 수중 펠리타이저에 의해 절단하여 발포체를 얻는 제조 방법(이하, 제조 방법 C)도 바람직하다(수중 절단법). 이 경우에 있어서도, 2축 압출기 이외에 스크루가 3개 이상 있는 다축 압출기를 사용할 수 있다.

*상기 제조 방법 C에 있어서, 발포제의 전부 또는 일부로서 자립 발포제를 사용하는 경우에는 수지 조성물을 수중에서 압출 발포시키지 않고 기상에 압출 발포시킨 후에 절단하여 발포체를 얻을 수도 있다(핫 컷법).

폴리올레핀계 수지, 친수화제, 무기 분말, 발포제는 전술한 것을 사용할 수 있다. 또한 각 성분의 비율은 전술한 본 발명의 제1예 및 제2예의 유체 처리용 담체에서의 각 성분의 비율이 되도록 한다. 즉, 원료 〔1〕을 이용하여 제조하는 경우에는 제1예의 유체 처리용 담체의 구성(폴리올레핀계 수지 30∼95 중량%, 친수화제 5∼70 중량%) 100부에 대하여 발포제 0.5∼8부, 그리고 원료 〔2〕를 이용하여 제조하는 경우에는 제2예의 유체 처리용 담체의 구성(폴리올레핀계 수지 30∼95 중량%, 친수화제 4∼69 중량%, 무기 분말 1∼30 중량%) 100부에 대하여 발포제 0.5∼8부로 한다.

전술한 본 발명의 제조 방법 A, 제조 방법 B, 제조 방법 C에 있어서, 발포체는 각 압출기의 노즐로부터 압출 발포시킴으로써 얻을 수 있는데, 이 때 단축 압출기 또는 2축 압출기의 노즐 온도를 발포제에 포함되는 발포 성분의 분해 온도보다 10℃ 높은 온도 이상, 폴리올레핀계 수지의 용융 온도보다 60℃ 높은 온도 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 노즐 온도를 이 범위로 제어하는 것은, 제조되는 발포체의 표면에 멜트 프랙처를 발생시키기 위함이며, 그에 의해 발포체의 표면에 친수화제가 노출 내지 돌출된 본 발명의 발포체를 얻을 수 있기 때문이다. 구체적으로는, 폴리올레핀계 수지로서 폴리에틸렌(용융 온도 120℃), 발포제로서 중조(분해 온도 150℃)를 사용하는 경우, 노즐 온도를 160℃ 이상 180℃ 이하로 제어한다.

다음에, 본 발명의 제조 방법 A 및 제조 방법 B에 의해 유체 처리용 담체를 제조하는 조건에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 제조 방법 A 및 제조 방법 B에는 1차 혼합품을 용융 교반기에 의해 제조하는 경우(제조 방법 A-원료 〔1〕, 제조 방법 A-원료 〔2〕)와 2축 압출기에 의해 제조하는 경우(제조 방법 B-원료 〔1〕, 제조 방법 B-원료 〔2〕)가 있다.

1차 혼합품을 용융 교반기에 의해 제조하는 경우(제조 방법 A-원료 〔1〕, 제조 방법 A-원료 〔2〕)의 용융 교반 조건으로서, 사용하는 폴리올레핀계 수지의 종류에 따라 다르지만, 본 발명에서는 온도 150∼200℃, 시간 15∼20분, 교반 회전수 100∼150rpm의 범위로 설정한다.

구체적으로는,

·폴리올레핀계 수지에 PE를 사용하는 경우에는 온도 150℃, 시간 15분, 교반 회전수 100rpm으로 용융 교반한다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP의 혼합물을 사용하는 경우에는, 온도 150℃, 시간 20분, 교반 회전수 150rpm으로 용융 교반한다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 PS의 혼합물을 사용하는 경우에는, 온도 180℃, 시간 20분, 교반 회전수 150rpm으로 용융 교반한다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 EVA를 사용하는 경우에는, 온도 150℃, 시간 15분, 교반 회전수 100rpm으로 용융 교반한다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 EVA를 사용하는 경우에는, 온도 150℃, 시간 20분, 교반 회전수 150rpm으로 용융 교반한다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 PS와 EVA를 사용하는 경우에는, 온도 200℃, 시간 20분, 교반 회전수 150rpm으로 용융 교반한다.

또한, 1차 혼합품을 2축 압출기에 의해 제조하는 경우(제조 방법 B-원료 〔1〕, 제조 방법 B-원료 〔2〕)의 2축 혼련 조건으로서, 2축 압출기의 실린더 내의 온도를 원료 투입구측, 중간부, 노즐측에서 각각 다른 온도로 설정한다. 또한 이들 온도는 사용하는 폴리올레핀계 수지의 종류에 따라 다르지만, 본 발명에서는 투입구측 온도 130∼160℃, 중간부 온도 150∼190℃, 노즐측 온도 170∼210℃로 설정하고, 축 회전수 100∼150rpm으로 설정하여 압출 1차 혼합품을 제조한다.

구체적으로는,

·폴리올레핀계 수지에 PE를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 130℃, 중간부 온도 150℃, 노즐측 온도 170℃로 설정하고, 축 회전수 100rpm으로 설정하여 압출하여 1차 혼합품을 제조한다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP의 혼합물을 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 170℃, 노즐측 온도 190℃로 설정하고, 축 회전수 100rpm으로 설정하여 압출하여 1차 혼합품을 제조한다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 PS의 혼합물을 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 160℃, 중간부 온도 190℃, 노즐측 온도 210℃로 설정하고, 축 회전수 150rpm으로 설정하여 압출 1차 혼합품을 제조한다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 EVA를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 130℃, 중간부 온도 150℃, 노즐측 온도 170℃로 설정하고, 축 회전수 150rpm으로 설정하여 압출 1차 혼합품을 제조한다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 EVA를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 170℃, 노즐측 온도 190℃로 설정하고, 축 회전수 150rpm으로 설정하여 압출 1차 혼합품을 제조한다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 PS와 EVA를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 160℃, 중간부 온도 190℃, 노즐측 온도 210℃로 설정하고, 축 회전수 150rpm으로 설정하여 압출 1차 혼합품을 제조한다.

본 발명의 제조 방법 A 및 제조 방법 B에서는 얻어진 1차 혼합품과 발포제를 블렌드하고, 단축 또는 2축 압출기에 투입, 혼련한 후, (1)수중에 압출 발포시키고, 수중 펠리타이저에 의해 절단하여 발포체를 얻거나, 또는 (2)기상 중에 압출 발포시키고 핫 컷하여 발포체를 얻는다. 이 때의 압출 발포 조건은 사용하는 폴리올레핀계 수지의 종류에 따라 다르지만, 본 발명에서는 단축 또는 2축 압출기의 실린더 내의 온도를 투입구측 온도 120∼150℃, 중간부 온도 150∼200℃, 노즐측 온도 150∼220℃로 설정하고, 축 회전수 50∼150rpm으로 설정한다.

구체적으로는,

·폴리올레핀계 수지에 PE를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 150℃, 노즐측 온도 160℃로 설정하고, 축 회전수 100rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP의 혼합물을 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 150℃, 노즐측 온도 180℃로 설정하고, 축 회전수 100rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 PS의 혼합물을 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 180℃, 노즐측 온도 200℃로 설정하고, 축 회전수 100rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

폴리올레핀계 수지에 PE와 EVA를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 150℃, 노즐측 온도 160℃로 설정하고, 축 회전수 125rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 EVA를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 150℃, 노즐측 온도 180℃로 설정하고, 축 회전수 125rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 PS와 EVA를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 180℃, 노즐측 온도 200℃로 설정하고, 축 회전수 125rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

또한, 단축 또는 2축 압출기의 노즐 온도는 전술한 온도 범위에서 제어한다.

다음 본 발명의 제조 방법 C에 의해 유체 처리용 담체를 제조하는 조건에 대하여 설명한다. 제조 방법 C에서도 제조 방법 A 및 B와 마찬가지로 원료 〔1〕 또는 원료 〔2〕를 사용할 수 있다. 제조 방법 C에서는 원료 〔1〕과 발포제를 블렌드하거나 원료 〔2〕와 발포제를 블렌드하고, 2축 압출기로 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 혼련한 후, (1)수중에 압출 발포시키고, 수중 펠리타이저에 의해 절단하여 발포체를 얻거나, 또는 (2)기상 중에 압출 발포시키고, 핫 컷하여 발포체를 얻는다. 이 경우에 있어서도, 2축 압출기의 실린더 내의 온도를 원료 투입구측, 중간부, 노즐측에서 각각 서로 다른 온도로 설정한다. 이들 온도는 사용하는 폴리올레핀계 수지의 종류에 따라서도 다르지만, 본 발명에서는 2축 압출기의 실린더 내의 온도를 투입구측 온도 120∼150℃, 중간부 온도 150∼200℃, 노즐측 온도 150∼220℃로 설정하고, 축 회전수 50∼175rpm으로 설정한다.

구체적으로는,

·폴리올레핀계 수지에 PE를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 160℃, 노즐측 온도 180℃로 설정하고, 축 회전수 150rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP의 혼합물을 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 180℃, 노즐측 온도 200℃로 설정하고, 축 회전수 150rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 PS의 혼합물을 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 200℃, 노즐측 온도 220℃로 설정하고, 축 회전수 150rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 EVA를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 160℃, 노즐측 온도 180℃로 설정하고, 축 회전수 175rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 EVA를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 180℃, 노즐측 온도 200℃로 설정하고, 축 회전수 175rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

·폴리올레핀계 수지에 PE와 PP와 PS와 EVA를 사용하는 경우에는, 투입구측 온도 150℃, 중간부 온도 200℃, 노즐측 온도 220℃로 설정하고, 축 회전수 175rpm으로 설정하여 압출 발포시킨다.

또한, 2축 압출기의 노즐 온도는 전술한 온도 범위에서 제어한다.

전술한 본 발명의 제조 방법 A, 제조 방법 B, 제조 방법 C에 대하여 실제로 유체 처리용 담체를 제조하였을 때의 제조 조건과 얻어진 유체 처리용 담체의 수처리 능력의 평가 결과에 대하여 이하에 설명한다.

[발포체의 제조]

본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용하는 폴리올레핀계 수지의 구체적인 내용을 표 1에 기재하였다. 폴리올레핀계 수지는 모두 재생 수지를 사용하고 있다. 이와 관련하여, 재생 수지의 경우, PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌) 이외의 성분이 혼입된다. 특히 많은 것은 PS(폴리스티렌)인데, 그 이외에 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)나 알루미늄(주로 알루미늄 호일) 등이 혼입되는 경우가 있다.

다음에, 본 발명의 실시예 1∼16 및 비교예 1에서 사용한 성분을 표 2, 표 3에 나누어 기재하였다. 표 2에서는 실시예 1∼8을, 표 3에서는 실시예 9∼16 및 비교예 1을 각각 기재하였다. 여기서, 실시예 1∼16 및 비교예 1에서 사용한 폴리올레핀계 수지는 상기 표 1에 기재한 폴리올레핀계 수지의 어느 하나 또는 그들을 조합한 것이다.

또한, 실시예 1∼4 및 비교예 1에서 사용한 각 성분의 비율 및 제조 조건을 표 4에 기재하였다.

[실시예 1]

표 2의 발포제를 제외한 원료 성분을 표 4에 기재한 비율로 용융 교반기에 투입하고, 표 4에 기재한 용융 교반 조건으로 혼련, 분쇄하여 1차 혼합품을 얻었다.

이 1차 혼합품과 표 4에 기재한 비율의 발포제를 단축 압출기에 투입하고, 표 4에 기재한 압출 발포 조건으로 노즐을 통하여 수중에 압출 발포시킴과 동시에, 수중에서 절단하여 발포체(실시예 1: 제조 방법 A-원료 〔2〕)를 얻었다. 또한, 노즐 온도는 160℃로 설정하였다.

[실시예 2]

이 1차 혼합품과 표 4에 기재한 비율의 발포제를 2축 압출기에 투입하고, 표 4에 기재한 압출 발포 조건으로 노즐을 통하여 수중에 압출 발포시킴과 동시에, 수중에서 절단하여 발포체(실시예 2: 제조 방법 A-원료 〔1〕)를 얻었다. 또한, 노즐 온도는 200℃로 설정하였다.

[실시예 3]

표 2의 발포제를 제외한 원료 성분을 표 4에 기재한 비율로 2축 압출기에 투입하고, 표 4에 기재한 2축 혼련 조건으로 혼련, 펠릿화하여 1차 혼합품을 얻었다.

이 1차 혼합품과 표 4에 기재한 비율의 발포제를 단축 압출기에 투입하고, 표 4에 기재한 압출 발포 조건으로 노즐을 통하여 수중에 압출 발포시킴과 동시에, 수중에서 절단하여 발포체(실시예 3: 제조 방법 B-원료 〔2〕)를 얻었다. 또한, 노즐 온도는 160℃로 설정하였다.

[실시예 4]

표 2의 모든 원료 성분을 표 4에 기재한 비율로 2축 압출기에 투입하고, 표 4에 기재한 압출 발포 조건으로 노즐을 통하여 수중에 압출 발포시킴과 동시에, 수중에서 절단하여 발포체(실시예 4: 제조 방법 C-원료 〔2〕)를 얻었다. 또한, 노즐 온도는 180℃로 설정하였다.

[실시예 5∼실시예 16]

실시예 5∼8은 발포제로서 중조 이외에 자립(독립) 발포제인 930MB120(상품명 익스판셀, 닛폰 필라이트 가부시키가이샤)을, 그리고 실시예 9, 12는 발포제로서 중조 이외에 자립(독립) 발포제인 930DU120(상품명 익스판셀, 닛폰 필라이트 가부시키가이샤)을 사용하였다. 실시예 5는 실시예 2와 동일한 용융 교반 조건, 2축 압출 조건으로 노즐을 통하여 수중에 압출 발포시킴과 동시에, 수중에서 절단하여 발포체(실시예 5: 제조 방법 A-원료 〔1〕)를 얻었다. 또한, 노즐 온도는 200℃로 설정하였다. 실시예 6은 수중 절단 대신 핫 컷을 이용한 것 이외에는 실시예 5와 동일한 방법으로 발포체를 얻었다. 실시예 7∼9, 12는 핫 컷에 의해 발포체를 얻었다.

또한, 실시예 10, 11, 13∼16은 발포제로서 중조만을 사용하고, 수중 절단에 의해 발포체를 얻었다.

[비교예 1]

압출 발포 조건 및 노즐 온도를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 발포체(비교예 1: 제조 방법 A-원료 〔2〕)를 얻었다. 또한, 노즐 온도는 190℃로 설정하였다.

상기한 제조 조건에 의해 얻어진 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1의 발포체의 제반 물성을 표 5에 기재하였다. 또한, 표 5에 기재된 겉보기 비중 및 비표면적비는 전술한 측정 방법에 의해 산출한 결과이다.

외관의 관찰 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2는 표면에 멜트 프랙처 상태를 갖는 발포체이었고, 비교예 1은 표면에 멜트 프랙처 상태를 갖지 않는 발포체이었다. 실시예 1과 비교예 1은 겉보기 비중이 동일하므로 발포 배율이 대략 동일한 정도라고 생각되는데, 비표면적비를 비교하면 상당한 차이가 있음을 인식할 수 있다. 이는 즉 실시예 1과 비교예 1의 발포체의 표면 상태, 즉 멜트 프랙처 상태에 상당한 차이가 있음을 나타내고 있다. 이상의 결과로부터, 본 발명의 제조 조건이 발포체의 표면에 멜트 프랙처를 발생시키고, 그에 의해 발포체의 표면적을 증대시키기에 적합한 조건이라는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 3 및 실시예 4의 발포체에 대한 제반 물성은 기재하지 않았으나, 실시예 1 및 실시예 2의 발포체와 동일한 외관을 가지고 있어 본 발명의 유체 처리용 담체에 적합한 멜트 프랙처 상태를 가지고 있다.

다음 상기한 제조 조건에 의해 얻어진 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 발포체에 대하여 각각 수처리 능력을 평가하였다.

[수 침강성 평가]

50㎖ 메스 실린더에 실시예 1의 발포체를 겉보기 용적으로 30㎖ 덜어내었다. 그 발포체를 300㎖ 비이커로 옮기고, 거기에 수돗물 200㎖를 가하여 전체를 10∼15초 교반후 정치하였다. 매일 동일한 수단으로 교반, 정치하고, 모든 발포체가 침강한 일수를 기록하였다.

또한, 실시예 2 및 비교예 1의 발포체에 대해서도 동일한 방법으로 수 침강성을 평가하였다. 평가 결과를 표 6에 기재하였다.

표 6의 결과로부터, 실시예 1 및 실시예 2의 발포체는 수중에 침강하며, 특히 실시예 1의 발포체는 0.5∼1일 사이에 모든 발포체가 침강하므로 수 침강성이 매우 뛰어난 것을 알 수 있다. 이는 실시예 1 및 실시예 2가 본 발명의 바람직한 제조 조건으로 얻어진 발포체이며, 그 비표면적비가 큰 것에 따른다. 즉, 실시예 1 및 실시예 2의 발포체는 발포체 표면에 멜트 프랙처 상태를 가지며, 그에 의해 친수화제가 표면에 노출 내지 돌출하고, 발포체 표면 및 발포체 내부에 물의 유입이 유도되고 있음을 알 수 있다.

한편, 비교예 1의 발포체가 침강하지 않는 것은 비교예 1의 제조 조건으로는 발포체의 표면에 멜트 프랙처 상태가 발생하지 않으므로 친수화제가 표면에 노출 내지 돌출되지 않아 발포체 표면 및 발포체 내부에 물의 유입이 유도되지 않기 때문이라 할 수 있다.

[탈질 처리 평가]

실시예 1 및 비교예 1의 발포체에 대하여 표 7에 기재한 조건 하에서 탈질 처리 평가를 행하였다.

탈질 능력 등을 포함한 오수의 처리 능력에는 발포체의 표면 상태와 침강성이라는 2개의 인자가 크게 관여하고 있다. 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 가지면 비표면적이 증대하고, 그에 따라 균체의 부착량이 증가하여 처리 능력은 향상된다. 또한 발포체가 떠오른 상태에서는 발포체가 처리조 상부에 굳어져서 오수와의 접촉 횟수가 감소하여 처리 능력은 저하한다. 탈질 능력으로 발포체의 처리 능력을 확인하였으나, 평가예 5와 평가예 6을 비교하면 전술한 두 항목(발포체의 표면 상태와 침강성)의 차이가 탈질 처리의 능력차에 반영되어 있음을 알 수 있다. 또한 BOD 처리, 질화 처리 등의 오수 처리에서도 동일한 결과를 얻을 수 있다고 추정할 수 있다.

또한, 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에서 얻어진 발포체를 공기 중의 더스트를 많게 한 방에 넣고 2일간 방치해 둔 경우의 더스트의 흡착률(공기 중의 더스트의 감소율)에 대한 상세한 평가 데이터는 현시점에서는 얻을 수 없으나, 표면이 멜트 프랙처 상태로 되어 있는 실시예 1 및 실시예 2의 유체 처리용 담체가 비교예 1의 성형체와 비교하여 오염 정도가 큰 것을 육안으로 관측할 수 있었다. 이로부터, 더스트의 흡착률(공기 중의 더스트의 감소율)이 뛰어난 것을 알 수 있다.

본 발명의 유체 처리용 담체는 그것을 구성하는 발포체의 표면을 작은 요철이 다수 개 있는 멜트 프랙처 상태로 하여 표면적을 크게 함과 아울러 기포체의 표면에 친수화제가 노출 내지 돌출되도록 하였으므로 수 침강성을 향상시킬 수 있고, 또한 담체에의 미생물의 부착량을 증가시킬 수 있다. 또한 공기 등의 기체 중에 포함되는 더스트나 습기, 부유 미생물 등을 신속하게 효과적으로 흡착 및/또는 제거할 수 있다.

또한 본 발명의 유체 처리용 담체는 재생된 폴리올레핀계 수지를 사용하는 것이 가능하기 때문에 친환경 상품이라 할 수 있다.

더욱이 본 발명의 유체 처리용 담체의 제조 방법에서는 종래 어렵다고 여겨지던 고발포 배율이면서 수 침강성이 뛰어난 발포체의 유체 처리용 담체를 연속적으로 제조할 수 있으므로 생산 효율의 향상, 비용의 저감화를 도모할 수 있다.

Claims

폴리올레핀계 수지를 30∼95 중량%, 셀룰로오스계 분말의 친수화제를 5∼70 중량% 포함하는 발포체로서, 그 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖추고, 또한 상기 친수화제가 멜트 프랙처에 의해 발포체의 표면에 노출 내지 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체.
폴리올레핀계 수지를 30∼95 중량%, 셀룰로오스계 분말의 친수화제를 4∼69 중량%, 무기 분말을 1∼30 중량% 포함하는 발포체로서, 그 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖추고, 또한 상기 친수화제가 멜트 프랙처에 의해 발포체의 표면에 노출 내지 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 멜트 프랙처 상태가 하기 식 (1)로 표시되는 비표면적비를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체.
B/A=1.5∼4.0 (1)
(식 (1) 중, A는 발포체의 겉보기의 비표면적, B는 발포체의 실제 비표면적을 나타냄.)
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리올레핀계 수지는 멜트 플로 인덱스가 5∼25g/10min으로 표시되는 조성인 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 혼합물, 또는 폴리에틸렌과 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체의 혼합물, 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 및 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체의 혼합물, 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 및 폴리스티렌의 혼합물, 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 및 폴리스티렌 및 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 발포체의 발포 배율이 2∼10배, 겉보기 비중이 0.10∼0.80g/㎖인 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 발포체는 독립기포를 함유하고, 또한 수침강성을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체.
폴리올레핀계 수지, 셀룰로오스계 분말의 친수화제를 상기 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 용융 교반기에 의해 혼련, 분쇄한 1차 혼합품, 또는 상기 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 다축 압출기에 의해 혼련, 펠릿화한 1차 혼합품 중 어느 하나의 혼합품과 발포제를 단축 또는 다축 압출기에 투입, 혼련한 후, 상기 압출기의 실린더내 온도에 있어서 원료투입구측보다 노즐측을 높게 설정하여 수중에 압출 발포시키고 수중 펠리타이저에 의해 절단하거나 또는 기상 중에 압출 발포시키고 핫 컷함으로써 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖추고, 또한 멜트 프랙처에 의해 발포체의 표면에 친수화제를 노출 내지 돌출시킨 발포체를 얻는 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체의 제조 방법.
폴리올레핀계 수지, 셀룰로오스계 분말의 친수화제 및 무기 분말을 상기 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 용융 교반기에 의해 혼련, 분쇄한 1차 혼합품, 또는 상기 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 다축 압출기에 의해 혼련, 펠릿화한 1차 혼합품 중 어느 하나의 혼합품과 발포제를 단축 또는 다축 압출기에 투입, 혼련한 후, 상기 압출기의 실린더내 온도에 있어서 원료투입구측보다 노즐측을 높게 설정하여 수중에 압출 발포시키고 수중 펠리타이저에 의해 절단하거나 또는 기상 중에 압출 발포시키고 핫 컷함으로써 발포체의 표면이 멜트 프랙처 상태를 갖추고, 또한 멜트 프랙처에 의해 발포체의 표면에 친수화제를 노출 내지 돌출시킨 발포체를 얻는 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체의 제조 방법.
폴리올레핀계 수지, 셀룰로오스계 분말의 친수화제 및 발포제를, 또는 이들에 무기 분말을 가한 것을 상기 폴리올레핀계 수지의 융점 이상에서 다축 압출기에 투입, 혼련한 후, 상기 압출기의 실린더내 온도에 있어서 원료투입구측보다 노즐측을 높게 설정하여 수중에 압출 발포시키고 수중 펠리타이저에 의해 절단하거나 또는 기상 중에 압출 발포시키고 핫 컷함으로써 발포체의 표면이 멜트프랙처 상태를 갖추고, 또한 멜트 프랙처에 의해 발포체의 표면에 친수화제를 노출 내지 돌출시킨 발포체를 얻는 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체의 제조 방법.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 발포제는 화학적 발포제 또는 물리적 발포제 또는 발포에 의해 발포제 자신이 외벽면을 갖는 중공 구형 입자로 되는 자립 발포제인 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체의 제조 방법.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압출기의 노즐 온도를 150℃∼220℃로 제어하는 것을 특징으로 하는 유체 처리용 담체의 제조 방법.