专利名称：微生物附着用载体以及其制造方法
技术领域：
本发明涉及使微生物在污水或者净水中产生作用的固定床法、摇动床法、流动床法等方法中所使用的微生物附着用载体以及其制造方法。
背景技术：
使微生物在污水或者净水中产生作用的生物膜法，是使用使微生物附着的微生物载体的水处理法。因为该处理法能够使每单位水容积的微生物量多，因而得到了注目。
在这种生物膜法上使用的微生物附着用载体，有本发明申请人在特公平6-45033号公报所提案的载体。是
图10及图11中所示的载体T。
该微生物附着用载体T，例如可用如下顺序(1)～(3)制造。
(1)将分别为50％的熔融温度为170℃、80旦尼尔的聚丙烯纤维(以下称为PP纤维)和熔融温度为110℃、6旦尼尔的高压法低密度聚乙烯纤维(以下称为PE纤维)通过梳理以及成层，制成如图10(a)所示的宽为3m的织物W。
(2)把得到的织物W用针刺法连接，作成如图10(b)所示的空隙率为80％、重量为350g／m2、厚3mm、宽2．7m、长50m的长的非织造织物F1，将此裁断作成图10(b)所示的宽20cm的长的裁断非织造织物F2。
(3)然后，用加工装置把该长的裁断非织造织物F2卷成筒状、以130℃加热处理，作成图10(c)所示的筒状非织造织物F3，将此切成长为5．5cm而作成图10(d)、图11所示的微生物附着用载体T。由于用加工装置进行加热处理，PE纤维熔融，PP纤维被粘接，卷成筒状的长的非织造织物F2的宽度方向的两个端部的重叠部分也由PE纤维粘接。
这样所得到的微生物附着用载体的水和空气的透过性能良好，微生物的附着面积也大，微生物的附着性能也好。但是，还有如下的两个问题。
(1)如上所述得到的以前的微生物附着用载体T，其构造是由PE纤维的熔融而将PP纤维保持在一起，PP纤维在内、外表面为起毛状态。
因此，由于在载体的捆包、运输、向水处理槽的填充等作业时的振动等或是由于使用时被处理水的对流的流动，当相邻的载体T相互摩擦时，由于此时的摩擦使有利于微生物附着的外表面的PP纤维脱落，减小了微生物的附着面积，微生物向载体的附着性能不佳。
(2)用针刺法将织物W连接时，在其过程中，构成织物W的PP纤维与PE纤维一边相互缠绕，一边被拉向织物W宽度方向的中央部分。因此，织物W在宽度方向收缩，长的非织造织物F1宽度方向的两个端部的单位面积重量比中央部分相对要重。
其结果，通过加工长的裁断非织造织物F2所得到的载体T在重量上产生大的偏差，结果使得每单位纤维量的载体的T的收获率不良。
因为载体T的每单位纤维量的微生物的附着表面积并不是随着载体T的每单位容积重量的增加而增加，所以上述现象并非是理想情况。
本发明的目的是提供为了解决这种以前问题的微生物附着用载体以及其制造方法。(1)能够防止有利于微生物附着的PP纤维的脱落；(2)减小载体重量的偏差，从而使每单位纤维量的载体的收获率良好。
发明的公开本发明提供的微生物附着用载体的构造是其构成材料是由聚烯烃类树脂的第1纤维与具有比第1纤维熔融温度低的聚烯烃类树脂的第2纤维组成的织物以及作为底层的非织造织物，并且用针刺法将前述织物连接在非织造织物上，通过熔融第2纤维将前述第1纤维相互粘接，而且粘接在非织造织物上(以下称为第1载体)。
经过例如下述的(1)～(3)工序来制造第1载体(以下称为第1载体的制造方法)。
(1)第1工序是用聚烯烃类树脂的第1纤维和具有比第1纤维熔融温度低的聚烯烃类树脂的第2纤维作成织物。
(2)第2工序是将得到的织物和作为底层的非织造织物层叠、用针刺法连接，得到织物与非织造织物的层叠体。
(3)第3工序是用比第1纤维的熔融温度低、而比第2纤维的熔融温度高的温度加热所得到的层叠体，由此而熔融第2纤维，使第1纤维相互粘接，并且粘接在非织造织物上。
而且，本发明提供的微生物附着用载体的构造是在第1载体的非织造织物与织物连接面的相反一侧的面上，用起毛针采用针刺法设置第1纤维的起毛(以下称为第2载体)。
经过例如下述的(1)～(4)工序来制造第2载体(以下称为第2载体的制造方法)。
(1)第1工序是用聚烯烃类树脂的第1纤维和具有比第1纤维熔融温度低的聚烯烃类树脂的第2纤维作成织物。
(2)第2工序是将得到的织物和作为底层的非织造织物层叠、用针刺法连接，得到织物与非织造织物的层叠体。
(3)第3工序是用起毛针从织物一侧针刺所得到的层叠体，在非织造织物的表面设置第1纤维的起毛。
(4)第4工序是用比第1纤维的熔融温度低、而比第2纤维的熔融温度高的温度加热设有起毛的层叠体，由此而熔融第2纤维，使第1纤维相互粘接，并且粘接在非织造织物上。
在第1载体和第2载体以及其制造方法中要使用织物，构成该织物的第1纤维和第2纤维的比率为前者为40～80％，后者为60～20％。
这里作为具有高熔点的聚烯烃类树脂有聚丙烯、高密度聚乙烯、乙烯-丙烯共聚体等，作为具有低熔点的聚烯烃类树脂有低密度聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚体等。
第2纤维的熔融温度比第1纤维的熔融温度低10～100℃，最好是低30～80℃。
第1纤维的粗度为40～400旦尼尔，最好是50～200旦尼尔。不足40旦尼尔时，载体的形状保持性能、机械强度不佳，超过400旦尼尔时，载体的表面积过小。第2纤维的粗度最好是3～20旦尼尔。在此范围以外时，第1纤维相互之间不能得到充分地粘接，载体的机械强度不佳。
构成织物的第1纤维的比率为30～90％，最好是40～80％，第2纤维的比率为70～10％，最好是60～20％。当第1纤维不足30％、而第2纤维超过70％时，则载体的形状保持性能、机械强度不佳，当第1纤维超过90％、而第2纤维不足10％时，则由第2纤维使第1纤维相互之间的粘接不充分，载体的机械强度不佳。
作为底层的非织造织物的重量为20～600g／m2，最好是40～200g／m2。当不足20g／m2时，则针刺时的破坏过大、不能抑制收缩，当超过600g／m2时，则圆形加工度不佳、难以成形加工，而且成本高。
非织造织物的制造方法没有限制，但最好是用纺粘法制作。非织造织物的单位面积重量为100～3000g／m2，最好是200～1000g／m2。
根据第1载体和第2载体的制造方法，因为把织物与作为底层的非织造织物重叠并用针刺法连接，所以构成织物的第1纤维和第2纤维一边缠绕一边连接在非织造织物上。此时，第1纤维与第2纤维由于相互缠绕被拉向非织造织物的宽度方向的中央部分，所以使织物收缩。但是，因为织物被该非织造织物约束，所以仅有少许收缩。
因此，能够得到单位面积重量均匀的织物同非织造织物的层叠体。所以，由该层叠体作成的第1、第2载体的重量不会产生偏差。
第1载体的构造是通过针刺法将织物(第1纤维和第2纤维)连接在非织造织物上，而且熔融第2纤维使第1纤维相互粘接，并且粘接在非织造织物上。而第2载体的构造是通过针刺法把织物(第1纤维和第2纤维)连接在非织造织物上作成两者的层叠体，用起毛针从织物一侧进行针刺，从而在非织造织物的表面设置第1纤维的起毛，然后，熔融第2纤维使第1纤维相互粘接，并且粘接在非织造织物上。
所以，非织造织物与第1纤维具有很强的结合强度。因此，即使例如第1载体、第2载体由于被处理水的对流而流动、并与相邻的其它载体相互摩擦，而有利于微生物附着的第1纤维也不会脱落。
附图的简单说明图1表示实施例1的微生物附着用载体的制造过程。
图2是从侧面所视的图1的微生物附着用载体的模式图。
图3是实施例的微生物附着用载体制造中所使用的加工装置的剖面图。
图4是从侧面所视的实施例1的微生物附着用载体的其它式样的模式图。
图5是从侧面所视的实施例1的微生物附着用载体的其它式样的模式图。
图6是从侧面所视的实施例1的微生物附着用载体的其它式样的模式图。
图7表示实施例2的微生物附着用载体的制造过程。
图8是从侧面所视的图7的微生物附着用载体的模式图。
图9是从侧面所视的实施例2的微生物附着用载体的其它式样的模式图。
图10表示以前的微生物附着用载体的制造过程。
图11是以前的微生物附着用载体的立体图。
实施本发明的最佳形态下面根据实施例说明为实施本发明的最佳形态。
(实施例1)参照图1～图3按工序依次说明第1载体的制造方法的实施例。
(1)将第1纤维即熔融温度170℃、80旦尼尔的聚丙烯纤维(以下称为80dPP纤维)与第2纤维即熔融温度110℃、6旦尼尔的高压法低密度聚乙烯纤维(以下称为6dPE纤维)分别以50％、利用空气流喷吹到旋转的金属丝网上，作成如图1(a)所示的宽3m的织物(web)W1。另外，织物W1的制作方法并不限定于实施例1的方法。
(2)如图1(a)所示，把得到的织物W1与厚0．5mm、宽3m、50g／m2的作为底层的非织造织物f1层叠、用针刺法连接，作成如图1(b)所示的空隙率为87％、重量为350g／m2、厚3mm、宽2．8m的织物W1同非织造织物f1的层叠体f2。
用热可塑性聚丙烯制成纤维的纺丝并同时制成片状的织物，用溶剂将此连接而制成此处所使用的非织造织物f1。
(3)把得到的层叠体f2裁断为图1(c)所示的宽20cm的长的裁断层叠体f3，将此卷成涡旋状、作成图3所示的卷绕体R。在卷绕时，将非织造织物f1放在外侧。
(4)利用图3所示的加工装置K加热处理从卷绕体R拉出的长的裁断层叠体f3，作成图1(d)所示的直径5．5cm、长50m的筒状体f4，将此切断作成长5．5cm、图1(e)、图2所示的微生物附着用载体T1。
这里的加热处理与切断是由加工装置Y以如下的要领进行。
首先，如图3所示，加工装置Y是由加热部1、在加热部1的导入侧所设置的一对引导构件2、设置在导出侧的切断构件3以及牵引滚筒4组成。
加热部1的内面为圆柱面，是由外侧加热引导筒6和设置在该外侧加热引导筒6中的筒状芯轴7组成，而外侧加热引导筒6是由电热构件5从外侧加热。在外侧加热引导筒6和筒状芯轴7之间设有环状空隙8，该环状空隙8的间隙与长的裁断层叠体f3的厚度基本相同。
通过被加热为130℃的外侧加热引导筒6和由该环境温度所加热的筒状芯轴7而形成大约设定为130℃的环状空隙8的环境温度。此温度比上述的80dPP纤维的熔融温度低，而比6dPE纤维的熔融温度高。
因为加工装置Y的构造是如上所述，所以，从卷绕体R依次被拉出的长的裁断层叠体f3由引导构件2卷成圆形而被引入环状空隙8内并使非织造织物f1处于外侧，在此过程中，宽度方向的两侧边缘部分相互重叠，并被加热处理。
通过该加热处理，由于6dPE纤维的熔融而使80dPP纤维相互粘接，而且被粘接在非织造织物f1上。与此同时，非织造织物f3的重叠的两侧边缘部分被粘接，长的裁断层叠体f3成为筒状体f4。然后，将该筒状体f4用切断构件3切断而形成载体T1。
图2是这样得到的实施例的载体T1。如该图所示，载体的构造是外侧为底层的非织造织物f1，其内侧是起毛状态的80dPP纤维S。
从后述的载体重量的偏差实验结果可知，所得到的载体T1的单位面积重量基本均匀。而且，把得到的载体T1放入污水槽中使用时，证实了其水渗透性能良好，通气性能也很好，80dPP纤维S基本没有脱落，微生物的附着性能良好。
在将上述实施例中的长的裁断层叠体f3卷绕作成卷绕体时，把作为底层的非织造织物f1放在内侧卷绕，由加工装置K对此进行加热处理、作成筒状切断而形成图4所示的载体T2。
该载体T2表示出非织造织物f1在内侧，起毛状态的80dPP纤维在外侧，这一点与上述实施例的载体T1不同。作用效果实质上与载体T1相同。
图5所示的载体T3是首先在作为底层的非织造织物f1的两侧层叠织物W1，用针刺法连接而制成长的层叠体，然后，将此裁断作成长的裁断层叠体，然后，对此进行加热处理作成筒状体后切断而作成图5所示的载体T3。
图6所示的载体T4是首先在上述实施例的织物W1的两侧层叠作为底层的非织造织物f1，用针剌法连接而制成长的层叠体，然后，将此裁断作成长的裁断层叠体，然后，对此进行加热处理作成筒状体后切断而作成图6所示的载体T4。
图5的载体T3的构造表示出作为底层的非织造织物f1的内侧与外侧是起毛状态的80dPP纤维S，图6的载体T4的构造是80dPP纤维S是由作为底层的非织造织物f1包围。这样，载体T3和载体T4其层的构造与上述实施例的载体T1不同。但是，作用效果与载体T1没有不同之处。
(实施例2)参照图7以及图8按工序依次说明第2载体的制造方法的实施例。
实施例2的制作方法与实施例1的制作方法的不同之处是在实施例1的工序中的(2)和(3)之间设置起毛工序。
(1)将第1纤维即熔融温度170℃、80旦尼尔的聚丙烯纤维(以下称为80dPP纤维)、第2纤维即熔融温度110℃、6旦尼尔的高压法低密度聚乙烯纤维(以下称为6dPE纤维)分别以50％、利用空气流喷吹到旋转的金属丝网上，作成如图7(a)所示的宽3m的织物W1。另外，织物W1的制作方法并不限定于该方法。
(2)如图7(a)所示，把得到的织物W1与厚0．5mm、宽3m、50g／m2的作为底层的非织造织物f1层叠、用针刺法连接，作成如图7(b)所示的空隙率为87％、重量为350g／m2、厚3mm、宽2．8m的织物W1同非织造织物f1的层叠体f2。
用热可塑性聚丙烯制成纤维的纺丝并且同时制成片状的织物，用溶剂将此连接而制成此处所使用的非织造织物f1。
(3)把得到的层叠体f2用顶端为两分叉形状的起毛针从织物W一侧针刺，如图7(c)所示，在非织造织物f1的表面设置80dPP纤维的环状的起毛K。
(4)把设有起毛K的层叠体f5裁断，作成图7(d)所示的宽20cm的长的裁断层叠体f6，将此卷成涡旋状，作成与图3所示的卷绕体R相同的卷绕体。在卷绕时，把非织造织物f1放在外侧。
(5)用图3所示的加工装置K加热处理从卷绕体拉出的长的裁断层叠体f6，作成如图7(e)所示的直径5．5cm、长50m的筒状体f7，将此切成长为5．5cm如图7(f)、图8所示的微生物附着用载体T5。
用与实施例1情况相同的要领来进行此处的加热处理和切断。
即从卷绕体依次被拉出的长的裁断层叠体f6由引导构件2卷成圆形被引入环状空隙8内并将非织造织物f1放在内侧，在此过程中，宽度方向的两侧边缘部分相互重叠，并且被加热处理。
通过该加热处理，由于6dPE纤维的熔融而使80dPP纤维相互粘接，并且粘接在非织造织物f1上。同时，长的裁断层叠体f6的重叠的两侧边缘部分被粘接，该层叠体f6成为筒状体f7。然后，用切断构件3将此筒状体f7切断而制成载体T5。
图8是这样而得到的实施例的载体T5。载体的构造如该图所示，非织造织物f1的内侧是起毛K，而其外侧是起毛状态的80dPP纤维S。
从后述的载体重量的偏差实验结果可知，所得到的载体T5单位面积重量基本均匀。而且，把得到的载体T5放入污水槽中使用时，证实了其水渗透性能良好，通气性能也很好，80dPP纤维S和起毛K基本没有脱落，微生物的附着性能良好。
在卷绕上述实施例中的长的裁断层叠体f6作成卷绕体时，把作为底层的非织造织物f1放在内侧卷绕，由加工装置K加热处理，作成筒状体后切断而成为图9所示的载体T6。
此载体T6是非织造织物f1的内侧为起毛状态的80dPP纤维S，其外侧为起毛K，这一点与上述实施例的载体T5不同。其作用效果实质上与载体T5相同。
测定前述的特公平6-45033号公报所提案的载体T与实施例1的载体T1、实施例2的载体T5的重量，将其偏差状况于表1中表示。
从各载体的10个样品中随机各选取5个试样，对合计50个试样进行重量测定。
由表1可知，载体T在平均重量±5％内为32％，在±15％内为80％，比平均重量轻21％以上的为6％。载体T1在平均重量±5％内为36％，在±15％内为86％，没有比平均重量轻21％以上的。载体T5在平均重量±5％内为42％，在±15％内为92％，没有比平均重量轻21％以上的。
总之，载体T的重量偏差大，而载体T1与载体T5的重量偏差小。这可以认为用特公平6-45033号的制造方法会引起前述的织物被拉向宽度的中央部分，而在载体T1、T5的制造过程中基本不会产生这种现象。
产业上的利用可能性本发明的微生物附着用载体，在其载体内存在无数个由第1纤维织成的复杂的立体空间，微生物容易附着，可以保持高浓度的微生物。而且，不仅能够可靠地俘获繁殖速度小的微生物并能使其繁殖，而且载体的纤维可以俘获丝孢菌并抑制其膨胀。
因此，本发明的载体可以用于处理食品工厂排水、家畜农业排水、纺织工厂排水、印染工厂排水、洗涤业排水、化学工厂排水、制药工厂排水、石油精练、石油化学工厂排水、纸·浆料工厂排水、酒精发酵工厂排水、城市下水、农村居住地排水、食堂排水、生活排水、办公楼排水、旅馆排水等有机物的排水处理。
而且，因为本发明的载体重量轻容易搬运，而且空隙率大，所以使用该载体的处理槽的容量能够很大。
因此，本发明不仅能够用于新建设置的生物处理槽，而且也可以用于提高原有处理槽的处理能力。
权利要求
1．一种微生物附着用载体，其特征在于载体是由聚烯烃类树脂的第1纤维与具有比第1纤维熔融温度低的聚烯烃类树脂的第2纤维所构成的织物以及作为底层的非织造织物构成，而且，用针刺法将前述织物连接在非织造织物上，由第2纤维的熔融使前述第1纤维相互粘接，并且粘接在非织造织物上。
2．如权利要求1所述的微生物附着用载体，其特征在于在前述非织造织物与织物连接面的相反一侧的面上，具有第1纤维的起毛。
3．如权利要求1或2所述的微生物附着用载体，其特征在于前述织物是由40～80％的第1纤维和60～20％的第2纤维构成。
4．如权利要求1或2所述的微生物附着用载体，其特征在于前述第2纤维的熔融温度比第1纤维的熔融温度低10～100℃。
5．一种微生物附着用载体的制造方法，其特征在于制造方法具有如下(1)～(3)的工序，(1)第1工序是用聚烯烃类树脂的第1纤维和具有比第1纤维熔融温度低的聚烯烃类树脂的第2纤维制成织物；(2)第2工序是将得到的织物与作为底层的非织造织物层叠，并用针刺法连接而得到织物与非织造织物的层叠体；(3)第3工序是用比第1纤维的熔融温度低但比第2纤维熔融温度高的温度加热所得到的层叠体，由此熔融第2纤维而使第1纤维相互粘接，并且粘接在非织造织物上。
6．一种微生物附着用载体的制造方法，其特征在于制造方法具有如下(1)～(4)的工序，(1)第1工序是用聚烯烃类树脂的第1纤维和具有比第1纤维熔融温度低的聚烯烃类树脂的第2纤维制成织物；(2)第2工序是将得到的织物与作为底层的非织造织物层叠，并用针刺法连接而得到织物与非织造织物的层叠体；(3)第3工序是用起毛针从织物一侧针刺所得到的层叠体，在非织造织物的表面设置第1纤维的起毛；(4)第4工序是用比第1纤维的熔融温度低但比第2纤维熔融温度高的温度加热设有起毛的层叠体，由此熔融第2纤维而使第1纤维相互粘接，并且粘接在非织造织物上。
7．如权利要求5或6所述的微生物附着用载体的制造方法，其特征在于前述织物是由40～80％的第1纤维和60～20％的第2纤维构成。
8．如权利要求5或6所述的微生物附着用载体的制造方法，其特征在于前述第2纤维的熔融温度比第1纤维的熔融温度低10～100℃。
全文摘要
本发明的微生物附着用载体是将由聚烯烃类树脂的第1纤维和具有比第1纤维熔融温度低的聚烯烃类树脂的第2纤维所构成的织物W
文档编号C12N11/00GK1204365SQ96198965
公开日1999年1月6日 申请日期1996年11月21日 优先权日1996年11月21日
发明者橘赖信, 今井博, 杉本长太郎, 中村三生, 长谷川润, 佐藤广巳, 须永阳一, 下川宪治, 齐藤政志 申请人:三菱化学产资株式会社, 千代田化工建设株式会社, 东亚纺织株式会社