JP7400556B2 - Porous fibers, adsorption materials and purification columns - Google Patents

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多孔質繊維、吸着材料及び浄化カラムに関する。 Related to porous fibers, adsorption materials and purification columns.

被処理液中の除去対象物質を吸着により除去するための吸着材料の形態としては、従来、ビーズを用いることが多かった。特許文献1は多孔質のビーズに関する発明であり、特にビーズを多孔質とすることで細孔内部まで吸着部位として活用し、吸着性能を上げている。ビーズを用いる理由としては、ビーズ形状の吸着担体は浄化カラム内に均一に充填し易いため、流れの偏りが少なく、カラム設計しやすいという利点がある。 Conventionally, beads have often been used as an adsorbent material for removing a substance to be removed from a liquid to be treated by adsorption. Patent Document 1 is an invention related to porous beads, and in particular, by making the beads porous, the inside of the pores are utilized as adsorption sites to improve adsorption performance. The reason why beads are used is that bead-shaped adsorption carriers can be easily packed uniformly into a purification column, which has the advantage of less bias in flow and ease of column design.

ビーズ以外の吸着材の形態としては繊維が挙げられ、その形態としては、多数の繊維をカラムケースの長手方向に対して平行になるようストレート形状で挿入したものや、編み地、不織布などに高次加工したものなどが挙げられる。このような繊維について、被処理液との接触面積を上げるための工夫としては、多孔質にする以外に、通常円形である繊維の断面をそれ以外の形状、すなわち異形断面の繊維とすることが考えられる。しかし、繊維の異形度が増大すると、繊維の強伸度が著しく低下したりドローレゾナンスと呼ばれるような繊維径ムラが増大したりすることから困難であった。例えば特許文献2には異形断面中実繊維が好ましい旨の記載がある。 Fibers can be used as adsorbents other than beads, such as those in which many fibers are inserted in a straight shape parallel to the longitudinal direction of the column case, or those in which high-quality fibers are inserted into knitted fabrics, non-woven fabrics, etc. Examples include those that have been further processed. In order to increase the contact area of such fibers with the liquid to be treated, in addition to making them porous, it is also possible to change the normally circular cross section of the fibers to a different shape, that is, to make the fibers have irregular cross sections. Conceivable. However, as the degree of irregularity of the fibers increases, the strength and elongation of the fibers significantly decreases, and the unevenness of fiber diameters called draw resonance increases, which makes it difficult. For example, Patent Document 2 describes that solid fibers with irregular cross sections are preferable.

特許文献3には、異形断面をもつ中空繊維の発明がある。ただし、中空繊維外表面の流れを複雑化し乱すことでファウリングを抑制することに主眼が置かれている。 Patent Document 3 discloses an invention of a hollow fiber having an irregular cross section. However, the main focus is on suppressing fouling by complicating and disrupting the flow on the outer surface of the hollow fibers.

特許文献4には、紡糸原液組成や口金形状などを工夫することで多孔質の異形断面糸を得たとする発明がある。 Patent Document 4 has an invention in which a porous irregular cross-section yarn is obtained by devising the composition of the spinning dope, the shape of the spinneret, and the like.

特許文献5には、衣料用繊維の繊度斑抑制のために冷却風条件を改良したとする発明がある。 Patent Document 5 discloses an invention in which cooling air conditions are improved in order to suppress unevenness in the fineness of clothing fibers.

特表2015-530969号公報Special Publication No. 2015-530969 特開平6-296860号公報Japanese Patent Application Publication No. 6-296860 特開2012-40464号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-40464 国際公開第2017/18110号International Publication No. 2017/18110 特開2007-63679号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-63679

Kazuhiko Ishikiriyama et al. ; JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, 171, 103-111, (1995)Kazuhiko Ishikiriyama et al. ; JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, 171, 103-111, (1995) Kazuhiko Ishikiriyama et al. ; JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, 173, 419-428, (1995)Kazuhiko Ishikiriyama et al. ; JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, 173, 419-428, (1995) 第38回細孔径熱測定討論会要旨集 38-39Abstracts of the 38th Pore Diameter Calorimetry Symposium 38-39

特許文献1のようなビーズを用いた技術においては、吸着性能向上のための手段としては、吸着担体の体積あたりの表面積を増やすことが挙げられる。しかし、吸着担体がビーズ状である場合は、被処理液の流路が複雑に屈曲し易く、また吸着担体の体積あたりの表面積を増大させる目的でビーズ径を小さくすると、各ビーズ間の隙間が著しく狭くなる。そのため、流路抵抗が高くなって圧力損失が増大することにより、被処理液を安定的に処理することが困難となる。また、吸着担体として用いられるビーズは球体であるために、体積あたりの表面積が最小の形状である。すなわち、ビーズ内部に吸着余力があっても、有効にそれらの吸着サイトが活用できないことが多い。 In the technology using beads as in Patent Document 1, one way to improve adsorption performance is to increase the surface area per volume of the adsorption carrier. However, when the adsorption carrier is bead-shaped, the flow path of the liquid to be treated tends to be complicated and curved, and when the bead diameter is made smaller in order to increase the surface area per volume of the adsorption carrier, the gaps between each bead are reduced. becomes noticeably narrower. Therefore, the flow path resistance becomes high and the pressure loss increases, making it difficult to stably process the liquid to be processed. Furthermore, since the beads used as adsorption carriers are spherical, they have the smallest surface area per volume. That is, even if there is adsorption capacity inside the beads, those adsorption sites are often not effectively utilized.

特許文献2に掲げられているような技術において、例えば特許文献2には、異形断面中実繊維が好ましい旨の記載があるが、開示される実施例は円形糸のみについてである。また溶融紡糸した繊維を延伸により開孔しているため、延伸時にそのミクロクラック構造が引き伸ばされ、大小様々なサイズの孔が形成されるため孔径の分布が広くなる。孔径分布が広い場合、除去対象物質のサイズに比べて小さい孔径を有する細孔は吸着に寄与することができないため、細孔のうち吸着に寄与しない孔が多く存在することになる。また、非特異的な吸着も多くなることは容易に想像できる。さらに延伸開孔には結晶部分が必要であるため支持材料は結晶性のポリマーに限定されるなどの制約もある。 In the technique described in Patent Document 2, for example, Patent Document 2 states that solid fibers with irregular cross sections are preferable, but the disclosed examples relate only to circular yarns. Furthermore, since the pores are formed by stretching the melt-spun fibers, the micro-crack structure is stretched during the stretching process, and pores of various sizes are formed, resulting in a wide distribution of pore diameters. When the pore size distribution is wide, pores having a pore size smaller than the size of the substance to be removed cannot contribute to adsorption, so there are many pores that do not contribute to adsorption. Furthermore, it is easy to imagine that non-specific adsorption will also increase. Furthermore, since a crystalline portion is required for the stretched pores, there are restrictions such as the support material being limited to crystalline polymers.

特許文献3に掲げられているような技術においては、本発明とは異なる目的のために繊維の外周部に短い突起を設けた形状としている。特に、ファウリングを抑制するという思想は、本発明のように繊維に溶質を吸着させるという吸着カラムの思想とは言わば逆の思想である。従って、体積あたりの表面積を増加させることで吸着性能を向上させるという思想は存在しない。そのため、比較的異形度が高いとはいえない形状のものが実施例として示されている。また、造孔剤として、紡糸原料に有機物や無機微粒子を含むため、これらを溶解・洗浄除去するための複数の工程が必須となる。ナノメートルやマイクロメートルオーダーの細孔中に存在するこれらの物質を完全に除去するのは容易ではない。 In the technique disclosed in Patent Document 3, short protrusions are provided on the outer periphery of the fiber for a purpose different from the present invention. In particular, the idea of suppressing fouling is the opposite idea to the adsorption column idea of adsorbing solutes to fibers as in the present invention. Therefore, there is no concept of improving adsorption performance by increasing the surface area per volume. Therefore, examples of shapes that cannot be said to have a relatively high degree of irregularity are shown. Furthermore, since the spinning raw material contains organic matter and inorganic fine particles as a pore-forming agent, multiple steps are essential to dissolve and wash and remove them. It is not easy to completely remove these substances that exist in pores on the order of nanometers or micrometers.

特許文献4に掲げられているような異形断面繊維の場合、凸部と凹部で繊維表面の開口部にムラが発生し易く、繊維内部の細孔を十分に活用できないという課題があった。表面の開口率が低下する主なメカニズムとしては、樹脂のような支持成分と最終的に孔となる第2成分を含む紡糸原液が構造固定化される際、原液の表面はエネルギー的に高い状態であるため、支持成分が凝集し繊維表面の孔が塞がれるためである。これを防いで開口状態を維持するためには、流動性のある紡糸原液について、口金から吐出後速やかに冷却を行い、支持成分の易動度を下げ凝集を防ぐことが求められる。連続的に吐出される紡糸原液を効率的に冷却する手段としては、気体および液体による冷却が考えられる。液体を用いる場合、その組成は支持成分に対して貧溶媒である必要があるが、構造固定化前に貧溶媒と接触すると支持成分の凝集が起きるため好ましくない。そのため冷風による冷却が用いられることが多い。特許文献4においても、冷風による冷却を用い、また繊維表面の開口率を測定した結果が記載されているものの、凹部と凸部での開口ムラに関する評価やそれを抑制する思想はなかった。また、冷風冷却条件の詳細な記載もなかった。そのため、異形断面繊維の凸部は、凹部に比べて冷風が直接当りにくいために冷却が不十分となり、特に凹部において表面の開口率が低かった可能性がある。このような繊維および該繊維を束として吸着材料として内蔵した浄化カラムの性能は依然として改善の余地が存在すると考えられる。 In the case of irregular cross-section fibers as described in Patent Document 4, there is a problem that unevenness tends to occur in the openings on the fiber surface between convex portions and concave portions, and the pores inside the fibers cannot be fully utilized. The main mechanism by which the surface aperture ratio decreases is that when the structure of a spinning dope containing a supporting component such as a resin and a second component that ultimately becomes pores is fixed, the surface of the dope is in an energetically high state. This is because the supporting components aggregate and the pores on the fiber surface are closed. In order to prevent this and maintain the open state, the fluid spinning stock solution must be cooled promptly after being discharged from the spinneret to reduce the mobility of the supporting components and prevent agglomeration. Cooling using gas or liquid can be considered as a means for efficiently cooling the spinning dope that is continuously discharged. When a liquid is used, its composition needs to be a poor solvent for the supporting component, but contact with the poor solvent before structure fixation is not preferable because aggregation of the supporting component will occur. Therefore, cooling with cold air is often used. Patent Document 4 also uses cooling with cold air and describes the results of measuring the aperture ratio of the fiber surface, but there is no evaluation of uneven apertures between concave portions and convex portions, or any idea to suppress it. Furthermore, there was no detailed description of cold air cooling conditions. Therefore, since the convex portions of the irregular cross-section fibers are less likely to be directly hit by cold air than the concave portions, cooling may have been insufficient, and the surface aperture ratio may have been particularly low in the concave portions. It is believed that there is still room for improvement in the performance of such fibers and purification columns incorporating bundles of these fibers as adsorption materials.

特許文献5は、熱可塑性繊維のマルチフィラメント糸条の紡糸において、冷却方法を改良することで、繊度ムラを改善しようとする発明であるが、実施例はなく、また具体的な冷風条件の設定も為されていなかった。また、そもそも非多孔性の円形断面繊維間のムラを無くす目的であり、本願のように異形断面繊維の単糸内開口ムラを無くす思想とは大きくかけ離れていた。 Patent Document 5 is an invention that attempts to improve fineness unevenness by improving the cooling method in spinning multifilament yarns of thermoplastic fibers, but there are no working examples and there is no specific setting of cold air conditions. was also not done. In addition, the purpose of this method was to eliminate unevenness between non-porous circular cross-section fibers, which was far different from the idea of eliminating uneven opening within a single fiber of irregularly shaped cross-section fibers as in the present application.

そこで本発明が解決しようとする課題は、除去対象物質の除去性能に優れた、多孔質の繊維および該繊維を束として吸着材料としたものを内蔵した浄化カラムを提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a purification column incorporating porous fibers and a bundle of the fibers used as an adsorption material, which has excellent removal performance for substances to be removed.

上記課題を解決するため、本発明は次の構成を有する。
すなわち、細孔と、外周部に1以上の突起を有し、以下(A)~(D)の要件を満たす、多孔質繊維である。
(A)前記細孔の細孔径分布度が、1.0以上、2.8以下
(B)横断面において、内接円の直径をDi、外接円の直径をDoとすると、異形度Do/Diが1.35以上
(C)前記細孔の細孔体積が、0.20cm/g以上
(D)次の式で表される開口率比Xが、6.0以下
(式)開口率比X=凸部の表面開口率/凹部の表面開口率
また、前記多孔質繊維を50%以上含む繊維束として用いてなる吸着材料である。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
That is, it is a porous fiber that has pores and one or more protrusions on the outer periphery and satisfies the following requirements (A) to (D).
(A) The degree of pore size distribution of the pores is 1.0 or more and 2.8 or less (B) In the cross section, if the diameter of the inscribed circle is Di and the diameter of the circumscribed circle is Do, the degree of irregularity Do/ Di is 1.35 or more (C) The pore volume of the pores is 0.20 cm 3 /g or more (D) The aperture ratio ratio X expressed by the following formula is 6.0 or less (Formula) Opening ratio Ratio X=surface aperture ratio of convex portions/surface aperture ratio of concave portions The adsorption material is also used as a fiber bundle containing 50% or more of the porous fibers.

また、プラスチックケーシングに、前記吸着材料がケース軸方向にストレート形状に配列され、前記ケーシングの両端に被処理液の入口ポート、出口ポートが取り付けられてなる、医療用の浄化カラムである。 Further, the present invention is a medical purification column in which the adsorption material is arranged in a straight shape in the axial direction of the case in a plastic casing, and an inlet port and an outlet port for a liquid to be treated are attached to both ends of the casing.

本発明によれば、被処理液中の除去対象物質の効率的な吸着が可能な多孔質繊維および多孔質繊維を内蔵した浄化カラムを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain porous fibers capable of efficiently adsorbing a substance to be removed in a liquid to be treated, and a purification column incorporating porous fibers.

内接円、外接円を説明するための繊維断面を示す図である。It is a figure which shows the fiber cross section for demonstrating an inscribed circle and a circumscribed circle. 断面の中心部領域、外表面近傍領域を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a central region of a cross section and a region near an outer surface. 突起厚みωを説明する図である。It is a figure explaining protrusion thickness ω. 突起数2の繊維を製造するための口金の図であり、口金の各部位を説明する図である。FIG. 3 is a diagram of a die for producing fibers with two protrusions, and is a diagram illustrating each part of the die. 突起数2の繊維を製造するための口金の図である。FIG. 3 is a diagram of a die for producing fibers with two protrusions. 突起数3の繊維を製造するための口金の図である。FIG. 3 is a diagram of a die for producing fibers with three protrusions. 突起数4の繊維を製造するための口金の図である。FIG. 2 is a diagram of a die for producing fibers with four protrusions. 突起数5の繊維を製造するための口金の図である。FIG. 3 is a diagram of a die for producing fibers with five protrusions. 突起数6の繊維を製造するための口金の図である。FIG. 3 is a diagram of a die for producing fibers with six protrusions. 突起数8の繊維を製造するための口金の図である。FIG. 2 is a diagram of a die for producing fibers with 8 protrusions.

本発明は次の構成を有する。細孔と、外周部に1以上の突起を有し、以下(A)~(D)の要件を満たす、多孔質繊維である。
(A)前記細孔の細孔径分布度が、1.0以上、2.8以下
(B)横断面において、内接円の直径をDi、外接円の直径をDoとすると、異形度Do/Diが1.35以上
(C)前記細孔の細孔体積が、0.20cm/g以上
(D)次の式で表される開口率比Xが、6.0以下
(式)開口率比X=凸部の表面開口率/凹部の表面開口率
また、本発明は、前記多孔質繊維を50%以上含む繊維束として用いてなる吸着材料に関する。
The present invention has the following configuration. It is a porous fiber that has pores and one or more protrusions on the outer periphery and satisfies the following requirements (A) to (D).
(A) The degree of pore size distribution of the pores is 1.0 or more and 2.8 or less (B) In the cross section, if the diameter of the inscribed circle is Di and the diameter of the circumscribed circle is Do, the degree of irregularity Do/ Di is 1.35 or more (C) The pore volume of the pores is 0.20 cm 3 /g or more (D) The aperture ratio ratio X expressed by the following formula is 6.0 or less (Formula) Opening ratio Ratio X=surface aperture ratio of convex portions/surface aperture ratio of concave portions The present invention also relates to an adsorption material used as a fiber bundle containing 50% or more of the porous fibers.

また、本発明は、プラスチックケーシングに、前記吸着材料がケース軸方向にストレート形状に配列され、前記ケーシングの両端に被処理液の入口ポート、出口ポートが取り付けられてなる、医療用の浄化カラムに関する。 The present invention also relates to a medical purification column comprising a plastic casing, in which the adsorption material is arranged in a straight shape in the axial direction of the case, and an inlet port and an outlet port for a liquid to be treated are attached to both ends of the casing. .

<多孔質繊維>
本発明の多孔質繊維は、中実繊維と呼ばれる中空部をもたない多孔質繊維の形状・形態でも、中空部をもつ中空繊維のいずれであっても良い。中実繊維の場合には被処理液は繊維の外側に接触し、中空繊維の場合には繊維の内側もしくは外側、またはその両側に被処理液を接触させることができる。中空繊維の場合には、繊維の内側と外側の流量を均等に分配するのがやや困難であり、流れムラが生じやすいため中実繊維がより好ましい。ただし、中空繊維の場合には、人工腎臓のように繊維端部を樹脂封止し中空糸膜型濾過器として使用することもできる。
<Porous fiber>
The porous fibers of the present invention may be in the shape and form of porous fibers that do not have hollow portions, which are called solid fibers, or hollow fibers that have hollow portions. In the case of solid fibers, the liquid to be treated can be brought into contact with the outside of the fiber, and in the case of hollow fibers, the liquid to be treated can be brought into contact with the inside or outside of the fiber, or both sides thereof. In the case of hollow fibers, it is somewhat difficult to evenly distribute the flow rate between the inside and outside of the fibers, and flow unevenness tends to occur, so solid fibers are more preferable. However, in the case of hollow fibers, the ends of the fibers can be sealed with resin and used as a hollow fiber membrane type filter, as in an artificial kidney.

また、繊維は単繊維、すなわちモノフィラメントであることが好ましい。モノフィラメントを複数寄り合わせることでマルチフィラメントにしても良いが、絡み合った部分が被処理液と接触しにくく、表面積を吸着に有効活用できない可能性が高いため好ましくない。また、繊維表面に開口ムラがある繊維などでは、糸を細くし、マルチフィラメントとすることで、開口ムラの影響を小さくする効果なども考えられるが、本発明の繊維は、モノフィラメントでも十分な性能を発揮できる。 Moreover, it is preferable that the fiber is a single fiber, that is, a monofilament. Although it is possible to form a multifilament by tying together a plurality of monofilaments, this is not preferable because the entangled portions are difficult to contact with the liquid to be treated and there is a high possibility that the surface area cannot be used effectively for adsorption. In addition, for fibers with uneven opening on the fiber surface, it is possible to reduce the effect of uneven opening by making the yarn thinner and making it a multifilament, but the fiber of the present invention has sufficient performance even with monofilament. Able to demonstrate

<多孔質繊維の突起>
本発明に係る多孔質繊維は、繊維の外周部に突起が存在する形状である。ここでいう突起とは、繊維横断面外周部に存在する突起である。突起を有することで、異形化し、体積当たりの表面積を増大する結果、吸着性能の向上が期待できる。また、該突起は、繊維の長手方向に連続して存在することが好ましい。さらに該突起は、繊維長手方向に直線的に連続することが好ましい。このような突起は、被処理液の流路を直線的に形成しやすく、流路抵抗を低減することができるため好ましい。該突起が螺旋状に連続する形態も考えられるが、隣接する糸と物理的な干渉が大きくなりやすい。このため、糸束にしてカラム内に充填した際に充填率が大幅に低下する虞がある。
<Porous fiber protrusions>
The porous fiber according to the present invention has a shape in which protrusions are present on the outer periphery of the fiber. The term "protrusion" as used herein refers to a protrusion existing on the outer periphery of the cross section of the fiber. By having protrusions, the adsorption performance can be expected to be improved as a result of the protrusion being irregularly shaped and increasing the surface area per volume. Moreover, it is preferable that the protrusions exist continuously in the longitudinal direction of the fiber. Further, it is preferable that the protrusions continue linearly in the longitudinal direction of the fiber. Such protrusions are preferable because they facilitate the formation of a linear flow path for the liquid to be treated and can reduce flow path resistance. A form in which the protrusions are continuous in a spiral manner is also conceivable, but physical interference with adjacent threads tends to be large. For this reason, there is a possibility that the filling rate will be significantly reduced when the yarn is bundled and packed into a column.

本発明の多孔質繊維が外周部に有する突起の数は、1個以上である。突起数が1個以上であると、上記のごとく、異形化し、体積当たりの表面積を増大する結果、吸着性能の向上が期待できるため好ましい。また、突起数は、24個以下であることが好ましく、より好ましくは16個以下、さらに好ましくは8個以下、さらにより好ましくは4個以下である。突起数が24個以下であると、突起間の隙間が狭窄して体積あたりの表面積量が低下する、被処理液が突起間に接触しにくくなる、などもなく好ましい。 The number of protrusions that the porous fiber of the present invention has on its outer periphery is one or more. It is preferable that the number of protrusions is one or more because as described above, the protrusions are irregularly shaped and the surface area per volume is increased, so that an improvement in adsorption performance can be expected. Further, the number of protrusions is preferably 24 or less, more preferably 16 or less, still more preferably 8 or less, even more preferably 4 or less. When the number of protrusions is 24 or less, the gaps between the protrusions are narrowed and the surface area per volume decreases, and the liquid to be treated does not easily come into contact between the protrusions, which is preferable.

<多孔質繊維の異形度>
多孔質繊維の異形度は、繊維断面を観察した際の内接円と外接円の直径の比、すなわち、内接円の直径Diと外接円の直径Doの比Do/Diによって表す。異形断面の形状については線対称性、点対称性などの対称性を保持した形状であっても、非対称性であってもよいが、均一な繊維物性を有する点で概ね対称性を有する形状であることが好ましい。異形断面が概ね線対称性、点対称性を保持すると判断される場合、内接円とは繊維横断面において繊維の輪郭をなす曲線に内接する円であり、外接円とは繊維横断面において繊維の輪郭をなす曲線に外接する円である。図1には、突起数3の異形断面繊維とした場合の外接円、内接円及び直径Do、Diを示す。
<Deformity of porous fiber>
The degree of irregularity of the porous fiber is expressed by the ratio of the diameters of the inscribed circle and the circumscribed circle when observing the cross section of the fiber, that is, the ratio Do/Di of the diameter Di of the inscribed circle and the diameter Do of the circumscribed circle. The shape of the irregular cross section may be a shape that maintains symmetry such as line symmetry or point symmetry, or it may be asymmetric, but it is a shape that is generally symmetrical in terms of having uniform fiber properties. It is preferable that there be. When it is judged that the irregular cross section maintains approximately line symmetry and point symmetry, the inscribed circle is the circle that is inscribed in the curve that forms the outline of the fiber in the fiber cross section, and the circumscribed circle is the circle that is inscribed in the curve that forms the outline of the fiber in the fiber cross section. It is a circle circumscribing the curve that forms the outline of . FIG. 1 shows the circumscribed circle, inscribed circle, and diameters Do and Di of a fiber having an irregular cross section with three protrusions.

一方、異形断面が線対称性、点対称性を全く保持しない形状であると判断される場合には、以下のとおり内接円および外接円を定義する。内接円は、繊維の輪郭をなす曲線と少なくとも2点で内接し、繊維の内部にのみ存在して内接円の円周と繊維の輪郭をなす曲線とが交差しない範囲においてとりうる最大の半径を有する円とする。外接円は、繊維の輪郭を示す曲線において少なくとも2点で外接し、繊維横断面の外部にのみ存在し、外接円の円周と繊維の輪郭が交差しない範囲においてとりうる最小の半径を有する円とする。 On the other hand, when it is determined that the irregular cross section has a shape that does not maintain line symmetry or point symmetry at all, the inscribed circle and circumscribed circle are defined as follows. The inscribed circle is inscribed in at least two points with the curve that forms the outline of the fiber, and is the maximum possible range that exists only inside the fiber and the circumference of the inscribed circle and the curve that forms the outline of the fiber do not intersect. Let it be a circle with a radius. A circumscribed circle is a circle that circumscribes at least two points on a curve showing the fiber outline, exists only outside the fiber cross section, and has the smallest possible radius within the range where the circumference of the circumscribed circle and the fiber outline do not intersect. shall be.

中空繊維の場合、内接円は繊維外周部の輪郭を示す曲線において少なくとも2点で接する円のうち最小の径を有するものであり、外接円は繊維外周部の輪郭を示す曲線において少なくとも2点で接する円のうち最大の径を有するものとする。尚、本願における中空繊維の中空部の形状は特に制限されるものではなく、円形型、多角形型、多葉型などが目的に応じて好適に採用される。中でも円形型は、中空部の形成・制御が容易であるため好ましい。 異形度が1.35以上あれば、繊維が除去対象物質を吸着する能力を高くすることが可能となる。異形度は、一般には、増大するにしたがって体積当りの表面積が増大するため、吸着性能を向上させることができるため好ましい。したがって、好ましい異形度の下限は1.35である。異形度は、より好ましくは1.60以上、さらに好ましくは1.90以上、さらにより好ましくは2.20以上である。一方、異形度が増大しすぎる場合、別の問題が生じ得る。すなわち、繊維断面中心部や突起部が細長くなり、繊維の強伸度が低下することで突起の折れ曲がりや突起の切断が起きやすくなる。この結果、紡糸安定性の低下や、繊維形状の保持が困難となるなどの問題が生じる。また、繊維として成形する前の紡糸原液を風や液を用いて速やかに冷却する場合、上記突起が風や液体の流れを妨げる。その結果、繊維形状や、細孔・表面開孔部といったミクロ構造にもムラが生じることが懸念される。このことから、異形度には一定の上限を設けることがよく、本発明においては5.50以下としており、好ましくは4.70以下、より好ましくは4.00以下、さらに好ましくは3.50以下である。 In the case of hollow fibers, the inscribed circle has the smallest diameter among the circles that touch at least two points on the curve that outlines the outer periphery of the fiber, and the circumscribed circle has the smallest diameter among the circles that touch at least two points on the curve that outlines the outer periphery of the fiber. It has the largest diameter among the circles touching at . Note that the shape of the hollow portion of the hollow fiber in the present application is not particularly limited, and a circular shape, a polygonal shape, a multilobal shape, etc. are suitably employed depending on the purpose. Among these, a circular type is preferable because it is easy to form and control the hollow portion. If the degree of irregularity is 1.35 or more, it becomes possible to increase the ability of the fiber to adsorb the substance to be removed. In general, as the degree of irregularity increases, the surface area per volume increases, so adsorption performance can be improved, which is preferable. Therefore, the lower limit of the preferable degree of irregularity is 1.35. The degree of irregularity is more preferably 1.60 or more, still more preferably 1.90 or more, even more preferably 2.20 or more. On the other hand, if the degree of irregularity increases too much, another problem may arise. That is, the center of the fiber cross section and the protrusions become elongated and the strength and elongation of the fibers decreases, making it easier for the protrusions to bend or break. As a result, problems such as a decrease in spinning stability and difficulty in maintaining the fiber shape arise. Further, when the spinning dope is quickly cooled using wind or liquid before being formed into fibers, the protrusions obstruct the flow of the wind or liquid. As a result, there is a concern that unevenness may occur in the fiber shape and microstructure such as pores and surface openings. For this reason, it is good to set a certain upper limit to the degree of irregularity, and in the present invention, it is set to 5.50 or less, preferably 4.70 or less, more preferably 4.00 or less, and still more preferably 3.50 or less. It is.

異形度の測定方法としては、測定対象となる繊維の両端を、0.1g/mmの張力を付与した状態で固定し、無作為の位置で切断する。その後、切断面を光学顕微鏡、例えばスカラ社製DIGITAL MICROSCOPE DG-2で拡大して写真撮影する。撮影の際、同一倍率でスケールも撮影する。当該画像をデジタル化した後、例えばスカラ(株)の画像解析ソフト「Micro Measure ver.1.04」を用い、繊維の横断面の外接円の直径Doと、内接円の直径Diを計測する。そして次式により各繊維の異形度を求める。この測定を30箇所について行い、値を平均化し、小数点以下第2位を四捨五入した値を異形度とする。
(式)異形度=Do/Di
<多孔質繊維の平均細孔半径>
また、本発明における多孔質繊維は、内部に細孔を有する。本細孔の平均細孔半径は、0.5nm以上、90nm以下であることが好ましい。本発明において、平均細孔半径は、1次平均細孔半径として表す。細孔の1次平均細孔半径は、好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1.5nm以上、特に好ましくは2.0nm以上である。一方、好ましくは90nm以下、より好ましくは40nm以下、特に好ましくは25nm以下である。内部が細孔を有していても、平均細孔半径が小さいと、除去対象物質が孔に入らないため、吸着効率が低下することがある。一方で細孔半径が大きすぎても、空隙部分に除去対象物質が吸着されないため、逆に吸着効率が低下することがある。上記の細孔半径の範囲内で、除去対象とする除去対象物質の大きさに応じて最適な細孔半径が存在する。そのため、細孔半径の選択を誤ると十分な除去対象物質の吸着が出来ないことがある。
To measure the degree of irregularity, both ends of the fiber to be measured are fixed under a tension of 0.1 g/mm 2 and cut at random positions. Thereafter, the cut surface is enlarged and photographed using an optical microscope, for example, DIGITAL MICROSCOPE DG-2 manufactured by Scala. When photographing, the scale is also photographed at the same magnification. After the image is digitized, the diameter Do of the circumscribed circle and the diameter Di of the inscribed circle of the cross section of the fiber are measured using, for example, the image analysis software "Micro Measure ver. 1.04" by Scala Co., Ltd. . Then, the degree of irregularity of each fiber is determined by the following formula. This measurement is performed at 30 locations, the values are averaged, and the value rounded to the second decimal place is defined as the degree of irregularity.
(Formula) Degree of irregularity = Do/Di
<Average pore radius of porous fiber>
Moreover, the porous fiber in the present invention has pores inside. The average pore radius of the pores is preferably 0.5 nm or more and 90 nm or less. In the present invention, the average pore radius is expressed as a primary average pore radius. The primary average pore radius of the pores is preferably 0.5 nm or more, more preferably 1.5 nm or more, particularly preferably 2.0 nm or more. On the other hand, it is preferably 90 nm or less, more preferably 40 nm or less, particularly preferably 25 nm or less. Even if the inside has pores, if the average pore radius is small, the substance to be removed will not enter the pores, which may reduce adsorption efficiency. On the other hand, if the pore radius is too large, the substance to be removed will not be adsorbed in the voids, which may conversely reduce the adsorption efficiency. Within the above range of pore radius, there is an optimum pore radius depending on the size of the substance to be removed. Therefore, if the pore radius is selected incorrectly, the substance to be removed may not be sufficiently adsorbed.

<多孔質繊維の細孔体積>
本発明の多孔質繊維は、除去対象物質を吸着するために、細孔体積を大きくすることで、吸着部位が増加し、吸着性能を向上させることができる。そのため、細孔体積は0.01cm/g以上であり、好ましくは0.2cm/g以上、より好ましくは0.5cm/g以上、さらに好ましくは0.7cm/g以上、特に好ましくは1.0cm/g以上となる。一方で、細孔体積が大きすぎると機械的強度が不足することから、細孔体積は、好ましくは5.6cm/g以下であり、より好ましくは4.5cm/g以下、さらに好ましくは3.6cm/g以下、特に好ましくは2.9cm/g以下となる。
<Pore volume of porous fiber>
In order to adsorb the substance to be removed, the porous fiber of the present invention has a large pore volume, thereby increasing the number of adsorption sites and improving adsorption performance. Therefore, the pore volume is 0.01 cm 3 /g or more, preferably 0.2 cm 3 /g or more, more preferably 0.5 cm 3 /g or more, still more preferably 0.7 cm 3 /g or more, and particularly preferably is 1.0 cm 3 /g or more. On the other hand, if the pore volume is too large, the mechanical strength will be insufficient, so the pore volume is preferably 5.6 cm 3 /g or less, more preferably 4.5 cm 3 /g or less, even more preferably It is 3.6 cm 3 /g or less, particularly preferably 2.9 cm 3 /g or less.

<多孔質繊維の細孔径分布度>
本発明の多孔質繊維は、細孔径分布度が、1.0以上、2.8以下である。細孔径分布度は2.8以下であり、上限は、好ましくは2.4以下、より好ましくは2.1以下、さらに好ましくは1.9、特に好ましくは1.6以下である。2.8以下であれば、細孔径の分布を均一化し、吸着への寄与が小さい細孔、すなわち吸着対象物質に対して孔径が小さすぎる細孔あるいは大きすぎる細孔の数を少なくすることができる。また吸着物質のサイズ選択性を付与することができる。2.8を超えるとサイズ選択性が低下し、非特異的な吸着が増大するため好ましくない。一方、細孔径分布度は、1.0以上であれば上記のサイズ選択性を十分に付与できる。
<Pore size distribution degree of porous fiber>
The porous fiber of the present invention has a pore size distribution of 1.0 or more and 2.8 or less. The pore size distribution degree is 2.8 or less, and the upper limit is preferably 2.4 or less, more preferably 2.1 or less, still more preferably 1.9, particularly preferably 1.6 or less. If it is 2.8 or less, it is possible to make the pore size distribution uniform and reduce the number of pores that make a small contribution to adsorption, that is, pores that are too small or too large for the substance to be adsorbed. can. Further, size selectivity of the adsorbed substance can be imparted. If it exceeds 2.8, size selectivity decreases and nonspecific adsorption increases, which is not preferable. On the other hand, if the pore size distribution degree is 1.0 or more, the above-mentioned size selectivity can be sufficiently imparted.

<多孔質繊維の細孔特性の測定>
多孔質繊維の平均細孔半径、細孔体積、細孔径分布度は、示差走査熱量計(DSC)を用い、細孔内の水の毛管凝集による氷点降下度を測ることで1次平均細孔半径、すなわち本願で言うところの平均細孔半径が求まる。具体的には、吸着材料を-55℃に急冷した後、5℃まで0.3℃/minで昇温させて測定し、得られた曲線から算出する。詳細は、非特許文献1の記載を参照する。また、i次平均細孔半径は、非特許文献2の(数式2)を基に、非特許文献3の以下の(数式1)から求められる。
<Measurement of pore characteristics of porous fibers>
The average pore radius, pore volume, and pore size distribution of porous fibers can be determined by measuring the degree of freezing point depression due to capillary aggregation of water in the pores using a differential scanning calorimeter (DSC). The radius, that is, the average pore radius in this application is determined. Specifically, the adsorption material is rapidly cooled to -55°C, then heated to 5°C at a rate of 0.3°C/min, measured, and calculated from the obtained curve. For details, refer to the description in Non-Patent Document 1. Further, the i-th average pore radius is determined from the following (Formula 1) in Non-Patent Document 3 based on (Formula 2) in Non-Patent Document 2.

Figure 0007400556000001
Figure 0007400556000001

Figure 0007400556000002
Figure 0007400556000002

<多孔質繊維の繊維断面の構造(均質構造、不均質構造)>
本発明に係る多孔質繊維は、繊維の断面が不均質な構造であっても、均質な構造であっても良い。特に、均質構造をもつ繊維では繊維の横断面方向に均質な多孔質構造を有することで吸着面積をより確保できるため好ましい。ただし、繊維中心部への拡散抵抗を軽減させるために、繊維外周部の孔を大きくし、繊維中心部へ向けて除々に孔が少しずつ縮小するような、ややグラジエントな構造を有しても良い。また、経時的なファウリングによって繊維最表面の孔が完全に閉塞するような条件などにおいては、かかるグラジエントな構造を有することにより、繊維内部の孔まで閉塞するリスクが小さくなる。その結果、繊維中心部への除去対象物質の拡散性が低下する現象を抑制することもできる。かかる均質な構造においては、繊維の中心部領域における平均細孔半径に対する繊維の外表面近傍領域における平均細孔半径(外表面近傍領域における平均細孔半径/中心部領域における平均細孔半径)の比率は、好ましくは0.50倍以上3.00倍以下、より好ましくは0.75倍以上2.00倍以下、さらに好ましくは0.85倍以上1.50倍以下である。
<Structure of fiber cross section of porous fiber (homogeneous structure, heterogeneous structure)>
The porous fiber according to the present invention may have a structure in which the cross section of the fiber is heterogeneous or homogeneous. In particular, it is preferable for fibers with a homogeneous structure to have a homogeneous porous structure in the cross-sectional direction of the fibers, since the adsorption area can be further secured. However, in order to reduce the diffusion resistance toward the fiber center, it is possible to have a slightly gradient structure in which the pores are made larger on the outer periphery of the fiber and gradually shrink toward the fiber center. good. Furthermore, under conditions where the pores on the outermost surface of the fiber are completely clogged due to fouling over time, having such a gradient structure reduces the risk that the pores inside the fiber will also be clogged. As a result, it is also possible to suppress the phenomenon in which the diffusibility of the substance to be removed to the fiber center decreases. In such a homogeneous structure, the average pore radius in the region near the outer surface of the fiber (average pore radius in the region near the outer surface/average pore radius in the center region) is greater than the average pore radius in the center region of the fiber. The ratio is preferably 0.50 times or more and 3.00 times or less, more preferably 0.75 times or more and 2.00 times or less, and even more preferably 0.85 times or more and 1.50 times or less.

次に、本発明における均質構造の判定方法について説明する。まず、多孔質繊維を十分に湿らせた後に液体窒素に浸し、細孔内の水分を液体窒素で瞬間的に凍結させる。その後、速やかに繊維を折り、繊維断面を露出させた状態で、0.1torr以下の真空乾燥機内で凍結させた水分を除去して乾燥試料を得る。その後、スパッタリングにより、白金(Pt)や白金-パラジウム(Pt-Pd)などの薄膜を試料表面に形成して、観察試料とする。該試料の断面を走査型電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製、S-5500)にて観察する。ここで、繊維断面の中心点8を通る半径を任意に選択し、図2のように、この半径の線分を均等な長さに5分割する点を通る同心円5(図2)を描き、中心点を含む領域を中心部領域6とし、最も外周部に近い側を外表面近傍領域7とする。中心部領域、外表面近傍領域、それぞれに存在する孔の円相当径を求め、それぞれの領域における平均孔径を得る。それぞれの領域における平均孔径の算出に際しては、走査型電子顕微鏡(50000倍)で2μm×2μmの範囲を任意に20箇所選択し、撮影した写真の中に孔全体が含まれるものについて測定し、平均の孔径を算出するものとする。孔径の測定においては、電子顕微鏡像を印刷したものの上に透明シートを重ね、黒いペンなどを用いて孔部分を黒く塗りつぶす。その後、透明シートを白紙にコピーすることにより、孔部分は黒、非孔部分は白と明確に区別し、画像解析ソフトにて孔径を求める。 Next, a method for determining a homogeneous structure in the present invention will be explained. First, porous fibers are thoroughly moistened and then immersed in liquid nitrogen to instantly freeze the moisture within the pores with liquid nitrogen. Thereafter, the fibers are quickly folded, and while the fiber cross section is exposed, the frozen water is removed in a vacuum dryer at 0.1 torr or less to obtain a dried sample. Thereafter, a thin film of platinum (Pt), platinum-palladium (Pt--Pd), or the like is formed on the surface of the sample by sputtering to obtain an observation sample. A cross section of the sample is observed using a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, S-5500). Here, a radius passing through the center point 8 of the fiber cross section is arbitrarily selected, and as shown in FIG. The region including the center point is defined as the center region 6, and the side closest to the outer periphery is defined as the outer surface vicinity region 7. The equivalent circular diameters of the pores existing in the central region and the region near the outer surface are determined, and the average pore diameter in each region is obtained. To calculate the average pore diameter in each region, arbitrarily select 20 areas of 2 μm x 2 μm using a scanning electron microscope (50,000x magnification), measure the entire pore in the photograph, and calculate the average. The pore diameter shall be calculated. To measure the pore diameter, a transparent sheet is placed on top of a printed electron microscope image, and the pores are painted black using a black pen or the like. Then, by copying the transparent sheet onto a blank sheet of paper, the pore areas are clearly distinguished as black and the non-porous areas as white, and the pore diameter is determined using image analysis software.

<多孔質繊維の3次元網目構造>
さらに、本発明に用いる多孔質繊維は3次元網目構造を持つことが好ましい。ここでいう3次元網目構造とは、孔形状指数Dxyが制御されている構造のことを指す。
繊維軸方向の断面における孔形状指数Dxy=(繊維長手方向の孔径)/(繊維横断面方向の孔径)
Dxyの下限としては、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.4以上、さらに好ましくは0.6以上である。Dxyの上限としては、好ましくは6.0以下、より好ましくは4.0以下、さらに好ましくは2.5以下となる。延伸開孔法などで作製した繊維は、繊維長手方向に特徴的な配向構造をもつため、一般的にDxyが非常に高い構造となるため、好ましいとはいえない。
<Three-dimensional network structure of porous fibers>
Furthermore, it is preferable that the porous fiber used in the present invention has a three-dimensional network structure. The three-dimensional network structure herein refers to a structure in which the pore shape index Dxy is controlled.
Pore shape index Dxy in the cross section in the fiber axis direction = (pore diameter in the longitudinal direction of the fiber) / (pore diameter in the cross-sectional direction of the fiber)
The lower limit of Dxy is preferably 0.2 or more, more preferably 0.4 or more, and still more preferably 0.6 or more. The upper limit of Dxy is preferably 6.0 or less, more preferably 4.0 or less, and even more preferably 2.5 or less. Fibers produced by a stretching method or the like have a characteristic orientation structure in the longitudinal direction of the fibers, which generally results in a structure with a very high Dxy, and therefore cannot be said to be preferable.

Dxyの測定方法を以下に示す。ポリスチレンなどプラスチック製の板に両面テープを貼り付け、その上に測定対象の繊維を固定する。貼り付けた繊維を片刃で長手方向にそぎ切り、繊維の長手方向断面を露出させ、これを走査型電子顕微鏡の試料台に両面テープで貼り付ける。そぎ切ることにより孔が潰れてしまうと正確な像が得られないため注意する。その後、スパッタリングにより、PtやPt-Pdなどの薄膜を繊維表面に形成させて観察試料とする。この繊維長手方向断面をフィールドエミッション型走査型電子顕微鏡(たとえば、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製、S-5500)にて、倍率50000倍で観察し、任意に選んだ10点の像をコンピュータに取り込む。取り込む画像のサイズとしては640ピクセル×480ピクセルが好ましい。得られた1点の画像から任意に5つの孔を抽出し、それぞれの孔について繊維長手方向の孔径、繊維軸方向の孔径及び両者の比を求める。これを上記10点の画像について行って、計50の孔について上記比を求め、その平均値を算出し、小数点第2位で四捨五入したものをDxyとする。 The method for measuring Dxy is shown below. Double-sided tape is attached to a plastic plate such as polystyrene, and the fiber to be measured is fixed onto it. Cut the pasted fibers in the longitudinal direction with a single blade to expose the longitudinal cross-section of the fibers, and attach this to the sample stage of a scanning electron microscope using double-sided tape. Be careful because if the hole is crushed by cutting, it will not be possible to obtain an accurate image. Thereafter, a thin film of Pt, Pt--Pd, or the like is formed on the fiber surface by sputtering and used as an observation sample. This cross-section in the longitudinal direction of the fiber is observed at a magnification of 50,000 times using a field emission scanning electron microscope (for example, S-5500 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and 10 arbitrarily selected images are imported into a computer. . The size of the captured image is preferably 640 pixels x 480 pixels. Five holes are arbitrarily extracted from the obtained one-point image, and for each hole, the hole diameter in the fiber longitudinal direction, the hole diameter in the fiber axis direction, and the ratio of the two are determined. This is done for the above 10 images to find the above ratio for a total of 50 holes, the average value is calculated, and the value rounded to the second decimal place is set as Dxy.

<多孔質繊維の紡糸>
本発明における繊維を得るための紡糸方法としては、溶融紡糸、溶液紡糸のいずれでも良いが、溶液紡糸では支持成分を溶媒で均一に溶解させた状態から溶媒のみを速やかに除去することで、比較的均一な構造を有する多孔質繊維が得やすいため好ましい。そのため、紡糸原液としては、樹脂などの支持成分とそれを溶解することのできる良溶媒から成ることが好ましい。微粒子などの第3の成分を造孔材や分散材として混ぜることもできるが、洗浄効率が低下や、使用条件によっては後架橋による固定化などが必要になるなどの問題を生じる可能性がある。溶融紡糸の場合には、このような第3の成分を紡糸後の工程で除去し、孔を形成する方法の他、延伸開口する方法があるが、大小様々なサイズの細孔が形成されるため、比表面積としては低下する。また、孔径の分布も広くなる傾向にあるため、除去対象物質のサイズに比べて小さい孔径を有する細孔は吸着に寄与することができない。すなわち、細孔の体積の中で、吸着に寄与しない面積が一部存在することになる。また、延伸開孔するため支持成分は結晶性のポリマーに限定される。
また、中空繊維の場合には、二重管口金を用い、内側の円管から芯部に気体や液体を導入し、外側のスリットから製膜原液を吐出することで得られる。芯部の形成材としては、液体は後工程で除去・洗浄を行う工程が必須となるため、気体を用いることが好ましい。
<Spinning of porous fibers>
The spinning method for obtaining fibers in the present invention may be either melt spinning or solution spinning, but in solution spinning, only the solvent is quickly removed from a state in which the supporting component is uniformly dissolved in the solvent. This is preferable because porous fibers having a uniform structure can be easily obtained. Therefore, the spinning dope preferably consists of a supporting component such as a resin and a good solvent that can dissolve it. A third component such as fine particles can be mixed as a pore-forming material or dispersion material, but this may cause problems such as reduced cleaning efficiency and the need for post-crosslinking immobilization depending on the usage conditions. . In the case of melt spinning, there is a method in which such a third component is removed in a post-spinning process to form pores, and there is also a method in which pores are drawn and opened, but pores of various sizes are formed. Therefore, the specific surface area decreases. Furthermore, since the pore size distribution tends to become wider, pores having a smaller pore size than the size of the substance to be removed cannot contribute to adsorption. That is, within the volume of the pores, there is a portion of the area that does not contribute to adsorption. Furthermore, since the pores are formed by stretching, the supporting component is limited to a crystalline polymer.
In the case of hollow fibers, it can be obtained by using a double tube cap, introducing gas or liquid into the core from the inner circular tube, and discharging the membrane forming stock solution from the outer slit. As the material for forming the core, it is preferable to use a gas, since the liquid requires a subsequent step of removal and cleaning.

繊維表面の開口率の制御には、繊維の構造固定化条件が重要となる。特に溶液紡糸の場合、紡糸乾式部での繊維表面の構造制御が重要である。溶液紡糸では、流動性のある紡糸の原液を構造固定(固化)し、繊維形状とするために、その原液を貧(非)溶媒と接触させたり、冷却させたりするが、乾式部とは紡糸原液が口金から吐出されてから貧溶媒から成る浴に入るまで、あるいは冷却によって完全に構造が固定化されるまでに走行する部分を指す。紡糸原液が構造固定化される際、原液の表面近傍はエネルギー的に高い状態であるため、貧溶媒や空気中に含まれる水分と接触した際に樹脂などの支持成分が凝集することで繊維表面の孔が塞がれると考えられる。そのため、紡糸原液が貧溶媒に接触するまでに、すなわち、乾式部において多孔構造がある程度決定されている必要がある。具体的には、原液吐出後に素早く相分離を誘発して貧溶媒と接触するまでに十分に孔構造を成長・拡大させておくことや、乾式部で繊維を冷却して原液の粘度を上昇させ、支持成分の易動度を低下させることにより凝集を抑制することなどが重要である。その実現のために乾式部の制御は重要である。 Conditions for fixing the fiber structure are important for controlling the aperture ratio of the fiber surface. Particularly in the case of solution spinning, controlling the structure of the fiber surface in the dry spinning section is important. In solution spinning, the fluid spinning solution is brought into contact with a poor (non-)solvent or cooled in order to fix the structure (solidify) and form a fiber shape. It refers to the part where the stock solution travels after it is discharged from the nozzle until it enters a bath consisting of a poor solvent, or until its structure is completely fixed by cooling. When the structure of the spinning dope is fixed, the energy near the surface of the dope is high, so when it comes into contact with a poor solvent or moisture contained in the air, supporting components such as resin aggregate, causing the fiber surface to It is thought that the pores are blocked. Therefore, the pore structure needs to be determined to some extent before the spinning dope comes into contact with the poor solvent, that is, in the drying section. Specifically, it is necessary to quickly induce phase separation after discharging the stock solution to allow the pore structure to grow and expand sufficiently before contact with the poor solvent, and to increase the viscosity of the stock solution by cooling the fibers in the drying section. It is important to suppress aggregation by reducing the mobility of the supporting component. To achieve this, control of the dry section is important.

我々は、滞留時間を十分に取ることおよび、滞留時間での冷却風速度条件が重要であることを見いだした。具体的には、細孔と、外周部に1以上の突起を有する多孔質繊維を製造する方法であって、紡糸原液を構造固定化する工程が、次の工程を含む、多孔質繊維の製造方法である。
(1)次の式であらわされる乾式部滞留時間が0.1秒以上である
(式) 乾式部滞留時間(秒)=乾式長(m)/巻取り速度(m/秒)
(2)乾式部が強風部分と弱風部分とを有し、前記乾式部が、開始点から1.5%以上の長さを占める強風部分を有し、続いて、5.0%以上の長さを占める弱風部分を有する
(3)強風部分の冷却風速度と弱風部分の冷却風速度の比が3:1~19:1の範囲内である
ここで、構造固定化する工程とは、紡糸原液から多孔質繊維の構造を形成せしめ、その状態にて固定させる工程を意味する。
ここで、滞留時間としては、0.10秒以上であり、好ましくは0.30秒以上、より好ましくは0.50秒以上である。滞留時間は上述のごとく以下の式から算出される。
(式) 乾式部滞留時間(秒)=乾式長(m)/巻取り速度(m/秒)
また、乾式部においては、冷却風によって強制的に冷却することが好ましい。さらに我々は、冷却風について、強風部分割合と弱風部分割合を制御することで、表面の開口部を均一化できることを見いだした。具体的には、乾式部通過部分の長さのうち、最初の1.5~21.0%は強風部分、強風部分に続く5.0%以上、好ましくは15.0%以上、特に好ましくは30.0%以上を弱風部分とすることが重要である。強風部分の冷却風速度と弱風部分の冷却風速度の比は、3:1~19:1の範囲とする。このメカニズムは定かではないが、強風部分のみの場合、糸が煽られて長時間冷却することが困難であり、また最初に冷却風が吹き付けられた部分とそうでない部分で開口ムラが生じやすい。一方で弱風部分のみの場合には、冷却効率が低いために紡糸原液の易動度が十分に下がらず原液中の支持成分の凝集が起きると考えられる。すなわち、乾式部における冷却風は、最初の強風部分で紡糸原液の易動度を速やかに下げ、弱風部分で安定的に繊維全周をムラ無く均一に冷却することが重要と考えられる。尚、冷却風速度の絶対値としては、巻き取り速度や紡糸原液の粘度などに応じて適宜設定を行うが、高すぎる場合には断面形状の変形が起きることがあるため、冷却風速度の上限としては、強風部分としては24.0m/s以下であり、より好ましくは15.0m/s以下、さらに好ましくは11.0m/s以下となる。弱風部分は、10.0m/s以下であり、より好ましくは3.0m/s以下、さらに好ましくは0.7m/s以下となる。また、冷却風の温度も極力低くすることが好ましい。好ましくは18℃以下、より好ましくは12℃以下、さらに好ましくは8℃以下、特に好ましくは4℃以下である。一方で氷点下になる場合には水滴の結露などが懸念されるため、0℃を超えることが好ましい。 また、強風部分と弱風部分の境界の判定方法としては、糸道に沿って、口金部から下流に向かって冷風速度を測定していき、乾式部の長さの最初の1.5~21.0%の範囲内であって、かつ冷風速度が1/3まで低下した点を境界、とする。
We have found that sufficient residence time and cooling air velocity conditions at residence time are important. Specifically, a method for producing a porous fiber having pores and one or more protrusions on the outer periphery, the step of fixing the structure of a spinning dope includes the following step. It's a method.
(1) Dry section residence time expressed by the following formula is 0.1 seconds or more (formula) Dry section residence time (seconds) = Dry section length (m) / Winding speed (m/second)
(2) The dry part has a strong wind part and a weak wind part, and the dry part has a strong wind part that occupies a length of 1.5% or more from the starting point, and then a strong wind part that occupies a length of 5.0% or more from the starting point. (3) The ratio of the cooling wind speed of the strong wind section to the cooling wind speed of the weak wind section is within the range of 3:1 to 19:1. means a process of forming a porous fiber structure from a spinning solution and fixing it in that state.
Here, the residence time is 0.10 seconds or more, preferably 0.30 seconds or more, and more preferably 0.50 seconds or more. The residence time is calculated from the following formula as described above.
(Formula) Dry section residence time (seconds) = Dry section length (m) / Winding speed (m/second)
Further, in the dry section, it is preferable to forcibly cool the dry section using cooling air. Furthermore, we found that the openings on the surface can be made uniform by controlling the proportion of strong and weak winds in the cooling air. Specifically, the first 1.5 to 21.0% of the length of the dry section passage portion is a strong wind section, and 5.0% or more following the strong wind section, preferably 15.0% or more, particularly preferably It is important that 30.0% or more be the weak wind portion. The ratio of the cooling wind speed in the strong wind section to the cooling wind speed in the weak wind section shall be in the range of 3:1 to 19:1. The mechanism is not clear, but if there is only a strong wind, the strings are agitated and it is difficult to cool them for a long time, and uneven openings tend to occur between the areas where the cooling air was first blown and the areas where it was not. On the other hand, in the case of only weak winds, the mobility of the spinning stock solution is not sufficiently lowered due to low cooling efficiency, and it is thought that agglomeration of the supporting components in the stock solution occurs. That is, it is considered important that the cooling air in the drying section quickly lowers the mobility of the spinning dope in the first strong wind section, and stably and evenly cools the entire circumference of the fiber in the weak wind section. The absolute value of the cooling air velocity should be set appropriately depending on the winding speed and the viscosity of the spinning dope, but if it is too high, the cross-sectional shape may be deformed, so the upper limit of the cooling air velocity should be set. In the strong wind portion, the wind speed is 24.0 m/s or less, more preferably 15.0 m/s or less, and still more preferably 11.0 m/s or less. The weak wind portion is 10.0 m/s or less, more preferably 3.0 m/s or less, even more preferably 0.7 m/s or less. Furthermore, it is preferable to lower the temperature of the cooling air as much as possible. The temperature is preferably 18°C or lower, more preferably 12°C or lower, even more preferably 8°C or lower, particularly preferably 4°C or lower. On the other hand, if the temperature is below freezing, there is a concern that water droplets may condense, so it is preferable that the temperature exceeds 0°C. In addition, the method of determining the boundary between the strong wind section and the weak wind section is to measure the cold wind speed along the yarn path from the mouthpiece toward the downstream, and measure the cold wind speed from the first 1.5 to 21 The boundary is defined as a point within the range of .0% and where the cold air velocity has decreased to 1/3.

さらに本願のような突起を有しかつ異形度の高い繊維においては、乾式部での冷風が突起部に吹き付けられることで乾式部走行中の糸が回転し易く、結果として冷風の冷却ムラが小さくなる効果も期待できる。 Furthermore, for fibers with protrusions and a high degree of irregularity as in the present application, the cold air in the drying section is blown onto the protrusions, making it easier for the yarn to rotate during the drying section, resulting in less uneven cooling of the cold air. You can also expect some positive effects.

繊維表面の開口率測定方法としては、先述の均質構造の判定時に作製した観察試料と同様の手法にて得た繊維表面を走査型電子顕微鏡で観察し、(株式会社日立ハイテクノロジーズ社製、S-5500)にて50000倍で観察し、像をコンピュータに取り込む。取り込んだ画像のサイズは640ピクセル×480ピクセルがよい。SEM像を任意の位置で6μm×6μmの範囲に切り取り、画像処理ソフトにて画像解析を行う。二値化処理によって構造体部分を明輝度に、それ以外の部分が暗輝度となるように閾値を決め、明輝度部分を白、暗輝度部分を黒とした画像を得る。画像内のコントラストの差が小さいために、構造体部分とそれ以外の部分を分けられない場合、コントラストの範囲が同程度の部分で画像を切り分けてそれぞれ二値化処理をした後に、元のとおりに繋ぎ合わせて一枚の画像に戻す。または、構造体部分以外を黒で塗りつぶして画像解析をしてもよい。画像にはノイズが含まれ、連続したピクセル数が5個以下の暗輝度部分については、ノイズと孔の区別がつかないため、構造体として明輝度部分として扱う。ノイズを消す方法としては、連続したピクセル数が5以下の暗輝度部分をピクセル数の計測時に除外する。または、ノイズ部分を白く塗りつぶしてもよい。暗輝度部分のピクセル数を計測し、解析画像の総ピクセル数に対する百分率を算出して開口率とする。30枚の画像で同じ測定を行い、平均値を算出する。 To measure the aperture ratio of the fiber surface, the fiber surface obtained using the same method as the observation sample prepared for the homogeneous structure determination described above was observed using a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, S Observe at 50,000x magnification (-5500) and import the image into a computer. The size of the captured image is preferably 640 pixels x 480 pixels. The SEM image is cut out into a 6 μm×6 μm range at an arbitrary position, and image analysis is performed using image processing software. Through the binarization process, a threshold value is determined so that the structure part has bright brightness and the other parts have dark brightness, and an image is obtained in which the bright brightness part is white and the dark brightness part is black. If the contrast difference in the image is small and it is not possible to separate the structure part from the other parts, divide the image into parts with the same contrast range, binarize each part, and then restore the original image. to create a single image. Alternatively, image analysis may be performed by filling in black parts other than the structure part. The image contains noise, and since it is difficult to distinguish between noise and holes in dark and bright areas where the number of consecutive pixels is 5 or less, the image is treated as a bright and bright area as a structure. A method for eliminating noise is to exclude dark brightness areas where the number of consecutive pixels is 5 or less when measuring the number of pixels. Alternatively, the noise portion may be filled in with white. The number of pixels in the dark brightness area is measured, and the percentage of the total number of pixels in the analysis image is calculated to determine the aperture ratio. The same measurement is performed on 30 images and the average value is calculated.

繊維表面の開口ムラを示す開口率比Xは以下の式で表され、6.0以下である。
開口率比X=凸部開口率/凹部開口率
上限については、より好ましくは5.6以下、特に好ましくは5.2以下となる。下限は好ましくは0.35以上、より好ましくは0.40以上、特に好ましくは0.45以上となる。開口率比Xが大きいと、繊維内部の細孔を吸着に十分活用できなくなるため吸着性能の低下につながる。また、繊維表面に開口部が少ない部分を有することで、アルブミンやグロブリンなどの分子量の大きい物質が繊維表面で非選択的に吸着される懸念が高まる。また局所的に開口率が高い部分が生じる可能性も高まることからも同様のことが懸念される。ここで、凸部、凹部としては、外接円と内接円の中心が同じ場合、同じ中心をもち以下の式で表される直径を有する円を描き、この円の内側に含まれる繊維表面部分を凹部、外側に含まれる表面部分を凸部とする。
{(外接円直径-内接円直径)/2}+内接円直径
外接円と内接円の中心が異なる場合は、外接円と同じ中心をもち以下の式で表される直径を有する円を描き、この円の内側に含まれる繊維表面部分を凹部、外側に含まれる表面部分を凸部とする。
{(外接円直径-内接円直径)/2}+(外接円中心と内接円中心を結ぶ直線の距離)
尚、外接円の中心と内接円の中心は同一であることが好ましい。これは、異なる場合、繊維束にした際に、繊維断面形状の向きによって繊維間の隙間の大小が大きく、不均一になり易いためである。
The aperture ratio ratio X, which indicates the aperture unevenness on the fiber surface, is expressed by the following formula and is 6.0 or less.
The upper limit of the aperture ratio ratio X = convex aperture ratio/concave aperture ratio is more preferably 5.6 or less, particularly preferably 5.2 or less. The lower limit is preferably 0.35 or more, more preferably 0.40 or more, particularly preferably 0.45 or more. If the open area ratio X is large, the pores inside the fibers cannot be fully utilized for adsorption, leading to a decrease in adsorption performance. Furthermore, by having a portion with few openings on the fiber surface, there is an increased concern that substances with large molecular weights such as albumin and globulin will be non-selectively adsorbed on the fiber surface. There is also a similar concern because the possibility of locally forming areas with a high aperture ratio increases. Here, when the centers of the circumscribed circle and the inscribed circle are the same as the convex portions and concave portions, a circle having the same center and a diameter expressed by the following formula is drawn, and the fiber surface portion included inside this circle is is the concave portion, and the surface portion included on the outside is the convex portion.
{(circumscribed circle diameter - inscribed circle diameter)/2} + inscribed circle diameter If the centers of the circumscribed circle and inscribed circle are different, a circle with the same center as the circumscribed circle and a diameter expressed by the following formula The fiber surface portion included inside this circle is defined as a concave portion, and the surface portion included outside this circle is defined as a convex portion.
{(circumscribed circle diameter - inscribed circle diameter)/2} + (distance of the straight line connecting the center of the circumscribed circle and the center of the inscribed circle)
Note that it is preferable that the center of the circumscribed circle and the center of the inscribed circle be the same. This is because when different fibers are made into a fiber bundle, the gaps between the fibers tend to be large and non-uniform depending on the orientation of the cross-sectional shape of the fibers.

また、吐出された繊維の冷却効率が低下したり、繊維の形状保持が困難となるために異形度が低下したりすることで、十分な冷却がされないままに貧溶媒を含む凝固浴に入ることがある。この場合、表面近傍のポリマー等の支持成分が凝集・析出しやすく、表面開口率の低下を招く。一方で、円相当直径の下限としては、10μm以上であることが好ましく、より好ましくは30μm以上、特に好ましくは50μm以上である。円相当直径が小さすぎる場合、繊維の強度が低下し、紡糸安定性・生産性や繊維が脆弱になるため好ましくない。また、表面積あたりの体積が小さすぎることで、吸着サイトが容易に飽和してしまうことが考えられる。 In addition, the cooling efficiency of the discharged fibers decreases, and the degree of irregularity decreases because it becomes difficult to maintain the shape of the fibers, resulting in the fibers entering the coagulation bath containing a poor solvent without being sufficiently cooled. There is. In this case, supporting components such as polymers near the surface tend to aggregate and precipitate, resulting in a decrease in surface aperture ratio. On the other hand, the lower limit of the equivalent circle diameter is preferably 10 μm or more, more preferably 30 μm or more, particularly preferably 50 μm or more. If the equivalent circle diameter is too small, the strength of the fiber decreases, resulting in poor spinning stability, productivity, and brittleness of the fiber, which is not preferable. Furthermore, if the volume per surface area is too small, the adsorption sites may become easily saturated.

また、繊維の突起は、突起幅ωを円相当直径で除した突起指数Yで規定する。Yが大き過ぎると、突起の先端部が肥大し、突起の凹部に乾式部での冷却風や被処理液が接触し難くなるため好ましくない。一方で小さすぎると突起が物理的な衝撃で欠損するなどのリスクが増大するため好ましくない。そのため上限としては、好ましくは0.9、より好ましくは0.8、特に好ましくは0.7である。一方で下限としては、好ましくは0.01、より好ましくは0.05、特に好ましくは0.10となる。
上記、横断面の円相当直径の測定方法としては、測定対象となる繊維の両端を、0.01~0.1g/mmの張力をかけた状態で固定し切断する。その後、切断面を光学顕微鏡で拡大して写真撮影する。その際には同一倍率でスケールも撮影する。該画像をデジタル化した後、例えばスカラ(株)の画像解析ソフト「Micro Measure ver.1.04」を用い、繊維の断面の外周部をなぞって、断面積Sを算出し、以下の式により個々の目開きの円相当直径を算出する。30点の測定値の平均を算出し、小数点以下第1位を四捨五入する。
横断面の円相当直径=2×(S/π)1/2
突起幅ωについても30点の測定値の平均とする。
Further, the protrusions of the fibers are defined by a protrusion index Y, which is the protrusion width ω divided by the equivalent circle diameter. If Y is too large, the tips of the protrusions become enlarged, making it difficult for the cooling air in the dry section or the liquid to be treated to come into contact with the recesses of the protrusions, which is not preferable. On the other hand, if it is too small, there is an increased risk that the protrusion will break due to physical impact, which is undesirable. Therefore, the upper limit is preferably 0.9, more preferably 0.8, particularly preferably 0.7. On the other hand, the lower limit is preferably 0.01, more preferably 0.05, particularly preferably 0.10.
To measure the equivalent circular diameter of the cross section, both ends of the fiber to be measured are fixed and cut under a tension of 0.01 to 0.1 g/mm 2 . The cut surface is then enlarged and photographed using an optical microscope. At that time, the scale will also be photographed at the same magnification. After digitizing the image, for example, using the image analysis software "Micro Measure ver. 1.04" by Scala Co., Ltd., trace the outer periphery of the fiber cross section to calculate the cross-sectional area S, and calculate the cross-sectional area S using the following formula. Calculate the circle equivalent diameter of each opening. Calculate the average of the 30 measured values and round to the first decimal place.
Equivalent circle diameter of cross section = 2 x (S/π) 1/2
The protrusion width ω is also the average of the measured values at 30 points.

本発明における多孔質繊維の素材としては、特に限定されるものではないが、成形加工のし易さやコストなどの観点から有機物が好適に用いられ、ポリメチルメタクリレート(以下、PMMAという)、ポリアクリロニトリル(以下、PANという)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、セルロース、セルローストリアセテート、エチレン-ビニルアルコール共重合体等が用いられる。中でも、ある程度の疎水性でありタンパク質などを吸着できる特性を有する素材を含むことが好ましく、例えば、PMMA、PAN等が挙げられる。PMMA、PANは、また、厚み方向に均一構造を有する繊維の代表例であり、均質構造で孔径分布がシャープな構造を得やすいため好ましい。また、エステル基を含有するポリマーは、生体適合性に優れ、末端基を制御することによる機能発現が容易であり好ましい。特にPMMAは非晶性の高分子であり、成形加工性やコストに優れ、また、透明性も高いため、繊維の内部状態も比較的観察が容易であり、ファウリング状態を評価しやすく好ましい。また、多孔質繊維は陰性荷電を有してもよい。素材の少なくとも一部に陰性荷電を有する官能基を含むことで親水性が増し、微分散(すなわち、細かな孔が数多く形成されること)する傾向にあることも報告されている。陰性荷電を有する官能基としては、スルホ基、カルボキシル基、リン酸基、亜リン酸基、エステル基、亜硫酸基、次亜硫酸基、スルフィド基、フェノール基、ヒドロキシシリル基等の置換基を有する素材が挙げられる。中でもスルホ基、カルボキシル基、エステル基から選ばれる少なくとも1種が好ましい。スルホ基を有するものとしては、ビニルスルホン酸、アクリルスルホン酸、メタクリルスルホン酸パラスチレンスルホン酸、3-メタクリロキシプロパンスルホン酸、3-アクリロキシプロパンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸およびこれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、ピリジン塩、キノリン塩、テトラメチルアンモニウム塩などがあげられる。陰性荷電量としては、乾燥した繊維1gあたり1μeq以上、50μeq以下のものが好ましい。陰性荷電量は、例えば、滴定法を用いて測定することが出来る。 The material for the porous fibers in the present invention is not particularly limited, but organic materials are preferably used from the viewpoint of ease of molding and cost, such as polymethyl methacrylate (hereinafter referred to as PMMA), polyacrylonitrile, etc. (hereinafter referred to as PAN), polysulfone, polyether sulfone, polyarylether sulfone, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, cellulose, cellulose triacetate, ethylene-vinyl alcohol copolymer, and the like. Among these, it is preferable to include a material that is hydrophobic to some extent and has the property of adsorbing proteins, such as PMMA, PAN, and the like. PMMA and PAN are also typical examples of fibers having a uniform structure in the thickness direction, and are preferable because they are easy to obtain a structure with a homogeneous structure and a sharp pore size distribution. Further, a polymer containing an ester group is preferable because it has excellent biocompatibility and can easily exhibit functions by controlling the terminal group. In particular, PMMA is an amorphous polymer, has excellent moldability and cost, and is also highly transparent, so it is relatively easy to observe the internal state of the fibers, making it easy to evaluate the fouling state. Additionally, the porous fibers may have a negative charge. It has also been reported that containing a negatively charged functional group in at least a portion of the material increases its hydrophilicity and tends to cause fine dispersion (that is, the formation of many fine pores). Examples of negatively charged functional groups include materials with substituents such as sulfo groups, carboxyl groups, phosphoric acid groups, phosphorous acid groups, ester groups, sulfite groups, hyposulfite groups, sulfide groups, phenol groups, and hydroxysilyl groups. can be mentioned. Among these, at least one selected from a sulfo group, a carboxyl group, and an ester group is preferred. Those having a sulfo group include vinylsulfonic acid, acrylsulfonic acid, methacrylsulfonic acid, parastyrenesulfonic acid, 3-methacryloxypropanesulfonic acid, 3-acryloxypropanesulfonic acid, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid. and their sodium salts, potassium salts, ammonium salts, pyridine salts, quinoline salts, and tetramethylammonium salts. The amount of negative charge is preferably 1 μeq or more and 50 μeq or less per gram of dry fiber. The amount of negative charge can be measured using, for example, a titration method.

本発明に係る多孔質繊維の製造において、紡糸原液の粘度は、多孔質繊維の作成に重要である。すなわち、粘度が低すぎると、原液の流動性が高く目的の形状を維持するのが困難である。そのため原液粘度の下限としては、100poise以上、より好ましくは200poise以上、さらに好ましくは400poise以上、特に好ましくは800poise以上となる。一方で、粘度が高すぎる場合には、原液吐出時の圧力損失の増大によって吐出の安定性が低下したり、原液の混合が困難になったりする。そのため、紡糸口金部の温度での原液粘度の上限としては、10000poise以下、より好ましくは5000poise以下となる。 In the production of porous fibers according to the present invention, the viscosity of the spinning dope is important for producing porous fibers. That is, if the viscosity is too low, the fluidity of the stock solution is high and it is difficult to maintain the desired shape. Therefore, the lower limit of the viscosity of the stock solution is 100 poise or more, more preferably 200 poise or more, still more preferably 400 poise or more, particularly preferably 800 poise or more. On the other hand, if the viscosity is too high, the pressure loss during discharge of the stock solution increases, resulting in decreased discharge stability and difficulty in mixing the stock solution. Therefore, the upper limit of the viscosity of the stock solution at the temperature of the spinneret is 10,000 poise or less, more preferably 5,000 poise or less.

粘度の測定は、JIS Z 8803(2011年度版)に従って、紡糸温度に設定した恒温槽内で落球法にて測定する。具体的には、内径40mmの粘度管を紡糸原液で満たし、原液中に直径2mmの鋼球(材質はSUS316)の鋼球を投下し、200mmの落下に要する時間を測定することによって求められる。測定時の温度は92℃とする。 The viscosity is measured according to JIS Z 8803 (2011 edition) using a falling ball method in a constant temperature bath set at the spinning temperature. Specifically, it is determined by filling a viscosity tube with an inner diameter of 40 mm with a spinning stock solution, dropping a steel ball with a diameter of 2 mm (material is SUS316) into the stock solution, and measuring the time required for the ball to fall 200 mm. The temperature during measurement is 92°C.

本発明に係る多孔質繊維を作製するためには、紡糸原液組成、乾式部における工夫以外に、紡糸口金の吐出口形状を制御することが重要である。特に、本発明における多孔質繊維は異形度が非常に大きい。そのため、従来の口金設計思想に見られるような、得られる繊維の断面とほぼ相似な形状の口金では、口金吐出口の断面積が大きいために乾式部でのドラフトが大きくなりドローレゾンナンスと呼ばれるような繊維径や異形度ムラが発生し易く紡糸困難である。すなわち、図4及び図5に示すように、紡糸口金吐出口の形状は、中心円部、スリット部、先端円部を有するものがよい。また、中心円径D、スリット部幅W、スリット部長さL、先端円径dをそれぞれ適切に設計する必要がある。 In order to produce the porous fiber according to the present invention, it is important to control the shape of the ejection opening of the spinneret in addition to the composition of the spinning dope and the dry section. In particular, the porous fibers in the present invention have a very high degree of irregularity. Therefore, with a die that has a shape similar to the cross section of the fiber to be obtained, as seen in the conventional die design concept, the draft in the dry section becomes large due to the large cross-sectional area of the die outlet, which is called draw resonance. Unevenness in fiber diameter and irregularity tends to occur, making spinning difficult. That is, as shown in FIGS. 4 and 5, the shape of the spinneret discharge port preferably has a central circular portion, a slit portion, and a tip circular portion. Further, it is necessary to appropriately design the center circle diameter D, slit width W, slit length L, and tip circle diameter d.

スリット部は異形度を決定する上で重要であり、そのLをWで除した値L/Wを増大させることで、異形度を向上させることができる。そのため、L/Wの下限としては、1.9以上が好ましく、より好ましくは2.8以上、さらに好ましくは、5.5以上、特に好ましくは9.5以上となる。一方で、L/Wが大きすぎる場合には、繊維の突起の形状が細長く不安定となり単糸内での突起の癒着が発生しやすくなる。そのため、L/Wの上限としては50以下、特に好ましくは20以下となる。 The slit portion is important in determining the degree of irregularity, and by increasing the value L/W obtained by dividing L by W, the degree of irregularity can be improved. Therefore, the lower limit of L/W is preferably 1.9 or more, more preferably 2.8 or more, still more preferably 5.5 or more, particularly preferably 9.5 or more. On the other hand, if L/W is too large, the shape of the protrusions of the fibers becomes elongated and unstable, and adhesion of the protrusions within the single filament is likely to occur. Therefore, the upper limit of L/W is 50 or less, particularly preferably 20 or less.

先端円径dは、異形断面形状にする上では一定以上の大きさであることが好ましく、また、dを変更することで突起の幅を制御することが可能である。Wの値としては、小さすぎると口金部での圧損の増大、バラス効果の影響が大きくる、口金自体の加工が困難になるなどの問題を生じ得る。そのため、Wの下限としては0.005mmであり、より好ましくは0.010mm、さらに好ましくは0.030mmとなる。一方で、大きすぎると、吐出部の断面積が大きくなり、乾式部でのドラフトが大きくなり、ドローレゾンナンスと呼ばれるような繊維径や異形度ムラが発生し易く紡糸困難である。Wの上限としては、1.00mm以下であり、より好ましくは0.50mm以下、さらに好ましくは0.25mm以下となる。中心円9は異形断面繊維の断面形状を制御する上であることが好ましい。すなわち、中心円9を設けることで、口金全体において中心部の流量を増大させ、より紡糸安定性を高めることができる。 The tip diameter d is preferably larger than a certain value in order to obtain an irregular cross-sectional shape, and by changing d, it is possible to control the width of the protrusion. If the value of W is too small, problems may occur, such as an increase in pressure loss at the mouthpiece, a greater influence of the balancing effect, and difficulty in processing the mouthpiece itself. Therefore, the lower limit of W is 0.005 mm, more preferably 0.010 mm, and even more preferably 0.030 mm. On the other hand, if it is too large, the cross-sectional area of the discharge section becomes large, the draft in the dry section becomes large, and unevenness in fiber diameter and irregularity, called draw resonance, tends to occur, making spinning difficult. The upper limit of W is 1.00 mm or less, more preferably 0.50 mm or less, still more preferably 0.25 mm or less. The center circle 9 is preferably used to control the cross-sectional shape of the irregular cross-section fiber. That is, by providing the center circle 9, the flow rate at the center of the entire spinneret can be increased, and spinning stability can be further improved.

本発明における多孔質繊維の用途としては多種多様であり、医療や水処理、精製など様々な分野で用いることができる。特に、医療用途において、血液や血漿、体液中から病因タンパク質、細菌、ウイルス、細胞などの除去に好適に用いられる。病因タンパク質としては、MMP3(マトリックスメタロプロテアーゼ3)、サイトカイン、ケモカイン、β-マイクログロブリン(β-MG)、IgG,IgA、IgM、免疫複合体、コレステロール、ミオグロビン、ヘモグロビンなどが挙げられる。特にMMP3は関節などの痛みに関連する酵素であり、患者さんのQOL向上に直結する重要な除去対象物質である。しかし分子量は5.5万と、後述する有用物質アルブミンの6.6万と近い。MMP3を選択的に除去するためには、本願のような孔径分布度や表面開口率比Xを制御することが重要である。他にも、水処理用途で用いる場合にはフミン質、金属腐食物などの除去に好適に用いられる。 The porous fibers of the present invention have a wide variety of uses, and can be used in various fields such as medicine, water treatment, and purification. In particular, in medical applications, it is suitably used to remove disease-causing proteins, bacteria, viruses, cells, etc. from blood, plasma, and body fluids. Pathogenic proteins include MMP3 (matrix metalloproteinase 3), cytokines, chemokines, β 2 -microglobulin (β 2 -MG), IgG, IgA, IgM, immune complexes, cholesterol, myoglobin, hemoglobin, and the like. In particular, MMP3 is an enzyme associated with pain in joints, etc., and is an important substance to be removed that is directly linked to improving the QOL of patients. However, its molecular weight is 55,000, which is close to 66,000 of the useful substance albumin, which will be described later. In order to selectively remove MMP3, it is important to control the pore size distribution and the surface aperture ratio X as in the present application. In addition, when used in water treatment applications, it is suitably used to remove humic substances, metal corrosives, etc.

多孔質繊維の体積あたりの吸着性能が低い場合には、吸着材料として好ましくなく、カラムなどに充填しても良好な吸着性能を示さない。吸着性能を確保するためには充填する繊維数を多くせざるを得ず、これによりカラム体積の増大を招き、コスト上昇、取り扱い性の低下が発生する。特に血液を被処理液とする場合、体外への血液持ち出し量が増大するため血圧低下などの重篤な副作用を引き起こす可能性がある、そこで、繊維の体積当りの吸着性能としては、除去対象物質をMMP3とした場合に、好ましくは1000μg/cm以上、より好ましくは2000μg/cm以上、さらに好ましくは4000μg/cm以上、特に好ましくは6000μg/cm以上である。 If the adsorption performance per volume of the porous fiber is low, it is not preferable as an adsorption material and will not exhibit good adsorption performance even when packed in a column or the like. In order to ensure adsorption performance, it is necessary to increase the number of packed fibers, which leads to an increase in column volume, resulting in increased costs and reduced ease of handling. In particular, when blood is used as the liquid to be treated, the amount of blood taken out of the body increases, which may cause serious side effects such as a drop in blood pressure.Therefore, the adsorption capacity per volume of fiber is When MMP3 is used, it is preferably 1000 μg/cm 3 or more, more preferably 2000 μg/cm 3 or more, even more preferably 4000 μg/cm 3 or more, particularly preferably 6000 μg/cm 3 or more.

MMP3の吸着性能の測定方法は以下の通りである。まず、ウシ胎児血清(バイオウエスト社製)に、MMP3濃度が450μg/Lになるように加え、撹拌する。さらに、繊維を長さ3cmの束にカットし、繊維の体積が0.10cmとなるように、例えばエッペンドルフ社製の2mLチューブに入れ、そこへ上記牛胎児血清1.5mLを入れ、シーソーシェーカー等、例えばTAITEC社製Wave-SIを用いて、目盛り38、角度最大(1.7秒で1往復)と設定し、37℃で2h攪拌する。繊維添加前の牛胎児血清のMMP3濃度C1(μg/mL)と、繊維添加・攪拌後のMMP3濃度C2(μg/mL)を測定するため、各々サンプリングし、-20℃以下の冷凍庫で保存する。MMP3濃度はELISA法で測定し、以下の式から吸着性能を算出する。
(式)MMP3吸着性能(μg/cm)=(C1-C2)×1.5/0.10。
The method for measuring the adsorption performance of MMP3 is as follows. First, it is added to fetal bovine serum (manufactured by BioWest) so that the MMP3 concentration is 450 μg/L, and stirred. Further, cut the fibers into bundles of 3 cm in length, place them in a 2 mL tube made by Eppendorf, for example, so that the volume of the fibers is 0.10 cm3 , add 1.5 mL of the fetal bovine serum, and use a seesaw shaker. For example, using Wave-SI manufactured by TAITEC, the scale is set to 38, the angle is set to the maximum (one round trip in 1.7 seconds), and the mixture is stirred at 37° C. for 2 hours. To measure the MMP3 concentration C1 (μg/mL) of fetal bovine serum before adding fiber and the MMP3 concentration C2 (μg/mL) after adding fiber and stirring, take samples and store them in a freezer at -20°C or below. . MMP3 concentration is measured by ELISA method, and adsorption performance is calculated from the following formula.
(Formula) MMP3 adsorption performance (μg/cm 3 )=(C1-C2)×1.5/0.10.

また同じ試験系で、アルブミン吸着率も求めることが出来る。繊維添加前の牛胎児血清のアルブミン濃度C3(g/L)と、繊維添加・攪拌後のアルブミン濃度C4(g/L)を測定するため、各々サンプリングし、-20℃以下の冷凍庫で保存する。アルブミン濃度はBCG法で測定し、以下の式から吸着性能を算出する。
(式)アルブミン吸着率(%)=(C3-C4)/C3×100。
Furthermore, using the same test system, the albumin adsorption rate can also be determined. To measure the albumin concentration C3 (g/L) of fetal bovine serum before adding fiber and the albumin concentration C4 (g/L) after adding fiber and stirring, take samples and store them in a freezer at -20°C or below. . The albumin concentration is measured by the BCG method, and the adsorption performance is calculated from the following formula.
(Formula) Albumin adsorption rate (%) = (C3-C4)/C3×100.

アルブミンの除去率としては、低いことが好ましい。これは血液浄化用途で使用する場合などにおいて、アルブミンは体内で浸透圧調節・物質運搬などを司る重要な物質であるためである。アルブミン除去率の上限としては、好ましくは45%以下、より好ましくは35%以下、特に好ましくは25%以下である。 The albumin removal rate is preferably low. This is because albumin is an important substance that controls osmotic pressure regulation and substance transport within the body when used for blood purification purposes. The upper limit of the albumin removal rate is preferably 45% or less, more preferably 35% or less, particularly preferably 25% or less.

本発明における多孔質繊維は、処理液の流入口と流出口をもつケーシングに内蔵することで浄化カラムとして用いることができる。 The porous fibers of the present invention can be used as a purification column by being built into a casing having an inlet and an outlet for the treatment liquid.

ケーシングの形状としては、両端が開放端であり、例えば四角筒体、六角筒体等の角筒体や円筒体が挙げられ、中でも円筒体、特に断面が真円状の筒体が好ましい。これはケーシングが角をもたないことで、角部での血液の滞留を抑制できるためである。また、両側を開放端とすることで、処理液の流れが乱流になりにくく圧力損失を最小限に抑えることができる。また、ケーシングはプラスチックや金属等により構成される器具であることが好ましい。プラスチックの場合は、例えば機械的強度、熱安定性に優れる熱可塑性樹脂が用いられる。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、及びこれらの混合物が挙げられる。これらの中でもケーシングに求められる成形性、放射線耐性の点においてポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネートおよびそれらの誘導体が好ましい。特に、ポリスチレン、ポリカーボネートなどの透明性に優れた樹脂は、たとえば血液などの灌流時に内部の様子を確認できるため安全性の確保に好都合であり、放射線耐性に優れる樹脂は滅菌時に放射性照射する場合に好ましいためである。樹脂は、金型による射出成形や、素材を切削加工することにより製作される。中でもコストや成型性、重量、血液適合性などの観点からプラスチックが好適に用いられる。 As for the shape of the casing, both ends are open ends, and examples thereof include rectangular cylinders such as square cylinders and hexagonal cylinders, and cylindrical bodies, among which cylinders, particularly cylinders with a perfect circular cross section, are preferable. This is because the casing does not have corners, so blood can be prevented from stagnation at the corners. Furthermore, by having both sides open, the flow of the processing liquid is less likely to become turbulent, and pressure loss can be minimized. Moreover, it is preferable that the casing is a device made of plastic, metal, or the like. In the case of plastic, for example, a thermoplastic resin having excellent mechanical strength and thermal stability is used. Specific examples of such thermoplastic resins include polycarbonate resins, polyvinyl alcohol resins, cellulose resins, polyester resins, polyarylate resins, polyimide resins, cyclic polyolefin resins, polysulfone resins, and polyether sulfone resins. Examples include polyolefin-based resins, polyolefin-based resins, polystyrene resins, polyvinyl alcohol-based resins, and mixtures thereof. Among these, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, and derivatives thereof are preferred in terms of moldability and radiation resistance required for the casing. In particular, resins with excellent transparency such as polystyrene and polycarbonate are convenient for ensuring safety because they allow you to check the internal state during perfusion of blood, etc., and resins with excellent radiation resistance are useful when irradiating with radioactive materials during sterilization. This is because it is preferable. The resin is manufactured by injection molding using a mold or by cutting the material. Among these, plastics are preferably used from the viewpoints of cost, moldability, weight, blood compatibility, etc.

浄化カラムは、最終的に例えばヘッダー、ヘッダーキャップと呼ばれるような被処理液の出入口ポートとなる部材によって、端部が封止されたものである。 The purification column has its ends sealed with a member, such as a header or a header cap, which ultimately becomes an inlet/outlet port for the liquid to be treated.

ケーシングに吸着材料を配置する方法としては、ケーシングの少なくとも片端部にメッシュまたは隔壁部を有し、該メッシュまたは隔壁部によって、吸着材料をケーシング内に区画して配置する方法が挙げられる。ここで、“区画する”とは、メッシュまたは隔壁部を用いて、吸着材料をケーシング内に配置することを指しているが、必ずしもメッシュまたは隔壁部に完全に固定することのみを指していうものではない。ケーシングとメッシュまたは隔壁部によって閉じた空間に吸着材料を閉じ込めることができれば、“区画する”との趣旨にかなう。一方で、カラム軸方向に延在する突起部をメッシュに設けるなどして、物理的に吸着材料を押し付けて固定することも考えられる。また隔壁部を樹脂により形成する場合には、吸着材料を隔壁部にて固定する方法も取ることができる。これらいずれも“区画する”との意味に含まれる。
隔壁部を設ける場合には、該隔壁部を貫通しケーシング内外を連通する貫通孔を設けることで、被処理液の流入口とすることができる。また、貫通孔とは隔壁部の多孔質繊維長手方向に貫通している開口部のことである。すなわち、隔壁部に存在してこれを貫通するものであり、ケーシングの内部と外部を連通する孔のことである。また吸着材料が中空繊維である場合には、中空部を被処理液の流路とし、隔壁部に貫通孔を設け無くてもよい。
吸着材料が中実繊維である場合においては、メッシュを配置する方法が好ましく用いられる。隔壁を形成する手法に比べて工程が容易であり、またカラム内への液の分散性も高いためである。また、カラム内の被処理液の分散性をさらに高める目的で、メッシュの一部により圧力損失の大きいメッシュや、邪魔板と呼ばれるような流れを遮る板などを付与してもよい。
一方で吸着材料が中空繊維である場合には、隔壁部を形成することが好ましい。これは、隔壁部を形成することで、各中空繊維の開口部が被処理液の流れ方向に垂直となり易く、各中空繊維内部を有効に使えるためである。
A method for arranging the adsorbent material in the casing includes a method in which the casing has a mesh or a partition at at least one end, and the adsorbent material is partitioned and arranged within the casing by the mesh or partition. Here, "compartment" refers to arranging the adsorbent material within the casing using a mesh or partition, but does not necessarily mean completely fixing it to the mesh or partition. do not have. If the adsorbent material can be confined in a closed space by the casing and the mesh or the partition wall, it will meet the purpose of "compartmenting". On the other hand, it is also possible to physically press and fix the adsorbent material by providing the mesh with protrusions extending in the column axis direction. Further, when the partition wall portion is formed of resin, a method of fixing the adsorption material at the partition wall portion can also be adopted. Both of these are included in the meaning of "divide."
When a partition wall is provided, a through hole that penetrates the partition wall and communicates between the inside and outside of the casing can be provided to serve as an inlet for the liquid to be treated. In addition, the through hole is an opening that penetrates the partition wall in the longitudinal direction of the porous fibers. That is, it is a hole that exists in the partition wall and passes through it, communicating the inside and outside of the casing. Further, when the adsorption material is a hollow fiber, the hollow portion is used as a flow path for the liquid to be treated, and the partition wall portion does not need to be provided with through holes.
When the adsorption material is a solid fiber, a method of arranging a mesh is preferably used. This is because the process is easier than the method of forming partition walls, and the dispersibility of the liquid within the column is also high. Furthermore, for the purpose of further increasing the dispersibility of the liquid to be treated in the column, a part of the mesh may be provided with a mesh having a large pressure loss or a plate called a baffle plate that blocks the flow.
On the other hand, when the adsorption material is a hollow fiber, it is preferable to form a partition part. This is because by forming the partition wall, the opening of each hollow fiber tends to be perpendicular to the flow direction of the liquid to be treated, and the inside of each hollow fiber can be used effectively.

浄化カラムのケーシング長が長すぎる場合、カラム内への多孔質繊維の挿入性が悪化することや、浄化カラムとして実使用する際の取扱いが難しくなることが考えられる。また、短すぎる場合には、例えば隔壁部を形成する場合などに不利になる、カラム化した際の取り扱い性に欠けるなどの問題を生じ得る。そのため、浄化カラムのケーシング長は1cm以上、500cm以下であり、更に好ましくは3cm以上、50cm以下である。ここで、ケーシング長とは、隔壁を付設する、キャップを装着するなどの工程を経る前の、筒状ケーシングの軸方向の長さのことである。 If the casing length of the purification column is too long, it may be difficult to insert the porous fibers into the column, or it may become difficult to handle when actually used as a purification column. Moreover, if it is too short, problems may occur, such as being disadvantageous when forming a partition wall, and lacking in handling when formed into columns. Therefore, the casing length of the purification column is 1 cm or more and 500 cm or less, more preferably 3 cm or more and 50 cm or less. Here, the casing length refers to the length of the cylindrical casing in the axial direction before undergoing processes such as attaching a partition wall or attaching a cap.

カラムに内蔵する際の繊維の形状としてはストレート形状が好ましく、ストレート形状の繊維をカラムケースの長手方向に対して平行に挿入することが好ましい。ストレート形状の多孔質繊維は、被処理液の流路を確保しやすいため、カラム内に被処理液を均等に分配しやすい。また、流路が直線的であるため圧力損失も小さくでき、また粘性の高い血液を被処理液とした場合においても、ケーシング内での凝固などのリスクを小さく抑えられる。多孔質繊維を編物、織物、不織布などとして加工することや、5mm未満に微塵切りにすることもできる。ただし、加工や細断に際して繊維に大きな張力や応力がかかるため、繊維の空孔率を高くできないなどの制約が生じる。さらに、繊維を加工することによって工程数が増加し、コストも増大する。また、被処理液が多くの溶質を含み、かつ粘性が高い場合には、カラム内での圧力上昇などを招き易いため、あまり好ましいとはいえない。 The shape of the fibers when incorporated in the column is preferably straight, and it is preferable to insert the straight fibers in parallel to the longitudinal direction of the column case. Straight-shaped porous fibers make it easy to secure a flow path for the liquid to be treated, so it is easy to distribute the liquid to be treated evenly within the column. Furthermore, since the flow path is linear, pressure loss can be reduced, and even when highly viscous blood is used as the liquid to be processed, the risk of coagulation within the casing can be kept to a minimum. Porous fibers can be processed into knitted fabrics, woven fabrics, nonwoven fabrics, etc., and can also be finely chopped into pieces of less than 5 mm. However, since large tension and stress are applied to the fibers during processing and shredding, there are restrictions such as the inability to increase the porosity of the fibers. Furthermore, processing the fibers increases the number of steps and costs. Furthermore, if the liquid to be treated contains a large amount of solutes and has high viscosity, this is not very preferable because it is likely to cause an increase in pressure within the column.

カラム内に挿入するストレート形状の繊維の本数としては約1000本~500000本程度が好ましい。また、ケーシングに対する繊維の充填率の上限としては70%以下が好ましく、より好ましくは65%、特に好ましくは62%以下である。充填率の下限としては、30%以上、より好ましくは45%以上、特に好ましくは52%以上である。充填率は、高すぎるとケースへの挿入性が悪くなり、一方で低すぎるとケース内における繊維の偏りが生じやすくなり、カラム内の流れにムラができる。 The number of straight fibers inserted into the column is preferably about 1,000 to 500,000. Further, the upper limit of the fiber filling rate in the casing is preferably 70% or less, more preferably 65%, particularly preferably 62% or less. The lower limit of the filling rate is 30% or more, more preferably 45% or more, particularly preferably 52% or more. If the packing rate is too high, the insertion into the case will be poor, while if it is too low, the fibers will tend to become uneven within the case, resulting in uneven flow within the column.

充填率とは、ケーシングの断面積と長さから計算されるケーシング体積(Vc)と繊維断面積およびケーシング長、繊維本数から計算される繊維体積(Vf)の比率であり、以下のように求められる。
Vc=ケーシング胴部の断面積×有効長、
Vf=繊維断面積×繊維本数×有効長、
(式)Vf/Vc×100(%)。
なお、ケーシング胴部の断面積については、ケーシングにテーパーがある場合は、ケーシング中央における断面積とする。
The filling rate is the ratio of the casing volume (Vc) calculated from the cross-sectional area and length of the casing to the fiber volume (Vf) calculated from the fiber cross-sectional area, casing length, and number of fibers, and is calculated as follows. It will be done.
Vc = cross-sectional area of casing body × effective length,
Vf = fiber cross-sectional area x number of fibers x effective length,
(Formula) Vf/Vc×100 (%).
Note that the cross-sectional area of the casing body is the cross-sectional area at the center of the casing if the casing has a taper.

ここでいうVcは、繊維を含まない部材、例えばヘッダー、ヘッダーキャップと呼ばれるような被処理液の出入口ポートとなる部材についての体積は含まないものとする。また、Vfについては、ケース内で繊維同士の密着を防ぐためのスペーサー繊維などを用いる場合には、その体積も含むものである。繊維の有効長とは、ケーシング長から隔壁の長さを減じた長さを指すものであるが、繊維の有効長の上限としては、繊維が湾曲したり、カラム化した際に圧力損失が増大したりする等の観点から、5000mm以下が好ましく、より好ましくは500mm以下、特に好ましくは210mm以下となる。また、短すぎると、繊維の長さを揃えるためにカラムから飛び出た余分な繊維をカットする際などに廃棄する繊維の量が増し、生産性が低下するため好ましくない。また、繊維束の取り扱いが困難になるなどの欠点がある。そのため、繊維の有効長の下限としては、5mm以上が好ましく、より好ましくは20mm以上、特に好ましくは30mm以上となる。繊維の有効長の測定方法としては、クリンプ等の捲縮がかかった繊維の場合、繊維両端を伸ばしたストレートな形状の状態で繊維長さを測定する。具体的には、カラムから取り出した繊維の一片をテープ等で固定し、垂直に下げ、もう一片には、繊維の断面積(mm2)当たり8g程度のおもりを付与し、繊維が直線状になった際の全長を速やかに測定する。この測定をカラム等の内で任意に選んだ30本の繊維について行い、30本の平均値をmm単位で算出し、小数点以下第1位を四捨五入する。 Vc here does not include the volume of members that do not contain fibers, such as members called headers and header caps, which serve as inlet and outlet ports for the liquid to be treated. Further, regarding Vf, when spacer fibers or the like are used to prevent fibers from adhering to each other within the case, the volume thereof is also included. The effective length of the fiber is the length of the casing minus the length of the partition wall, but the upper limit of the effective length of the fiber is that pressure loss increases when the fiber is curved or formed into columns. From the viewpoint of compatibility, etc., the length is preferably 5000 mm or less, more preferably 500 mm or less, particularly preferably 210 mm or less. On the other hand, if it is too short, the amount of fibers to be discarded increases when cutting excess fibers protruding from the column in order to make the length of the fibers uniform, which is undesirable because productivity decreases. Further, there are drawbacks such as difficulty in handling the fiber bundle. Therefore, the lower limit of the effective length of the fiber is preferably 5 mm or more, more preferably 20 mm or more, particularly preferably 30 mm or more. As a method for measuring the effective length of a fiber, in the case of a fiber that has been crimped, such as a crimp, the length of the fiber is measured in a straight state with both ends of the fiber stretched. Specifically, one piece of fiber taken out from the column was fixed with tape or the like and hung vertically, and the other piece was given a weight of about 8 g per cross-sectional area (mm2) of the fiber, so that the fiber became straight. Measure the total length immediately. This measurement is performed on 30 randomly selected fibers in a column, etc., and the average value of the 30 fibers is calculated in mm, and the value is rounded to the first decimal place.

また繊維束として用いる場合、本発明における多孔質繊維を束内に多く含むことが好ましい。繊維束内における本発明の多孔質繊維の割合としては、50%以上、より好ましくは65%以上、さらに好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上となる。このようにして得られた繊維束は、高い吸着性能を有する吸着材料として、好適に用いることができる。 When used as a fiber bundle, it is preferable that the bundle contains a large amount of the porous fibers of the present invention. The proportion of the porous fibers of the present invention in the fiber bundle is 50% or more, more preferably 65% or more, still more preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more. The fiber bundle thus obtained can be suitably used as an adsorption material having high adsorption performance.

このような繊維束、およびそれを内蔵した浄化カラムの使用用途は多種多様であり、水処理、精製、医療などの用途として用いることができる。中でも、医療用途の場合、処理方法には全血を直接灌流する方法と、血液から血漿もしくは血清を分離した後に血漿もしくは血清をカラムに通す方法とがあるが、本発明の浄化カラムはいずれの方法にも用いることができる。 Such fiber bundles and purification columns incorporating them have a wide variety of uses, and can be used for water treatment, purification, medical treatment, and the like. Among these, in the case of medical applications, processing methods include direct perfusion of whole blood and methods of separating plasma or serum from blood and then passing the plasma or serum through a column. It can also be used in methods.

また、医療機器として用いる場合、1回の処理量や操作の簡便性などの観点から体外循環回路に組み込み、オンラインで吸着除去を行う手法が好ましい。この場合、本発明の浄化カラムを単独で用いる。人工腎臓などの他の医療機器と併用することも考えられるが、他の機器からの溶出物により本発明の浄化カラムの性能が低下するなどの可能性も考えられるため好ましくない。 Furthermore, when used as a medical device, it is preferable to incorporate it into an extracorporeal circulation circuit and perform online adsorption and removal from the viewpoints of one-time throughput and ease of operation. In this case, the purification column of the invention is used alone. Although it is conceivable to use it in combination with other medical devices such as an artificial kidney, it is not preferable because there is a possibility that the performance of the purification column of the present invention will be degraded by eluates from other devices.

以下に本発明に係る多孔質繊維およびそれを内蔵した浄化カラムの具体的な製造例について説明する。 Specific manufacturing examples of the porous fiber and the purification column incorporating the same according to the present invention will be described below.

<多孔質繊維の製造>
ポリマーを溶媒に溶かした紡糸原液を調整する。このとき原液濃度(原液中の溶媒を除いた物質の濃度)が低い程、繊維の細孔径を大きくすることが出来るため、原液濃度を適宜設定することにより、細孔径・細孔体積をコントロールすることが可能である。この他、陰性荷電基を有するポリマーを用いることでも細孔径・細孔体積のコントロールが可能である。かかる観点から、本発明において好ましい原液濃度は30重量%以下であり、より好ましくは27重量%以下、さらに好ましくは24重量%以下である。また、陰性荷電基として、例えばメタクリルスルホン酸パラスチレンスルホン酸を有するポリマーを用いる場合、全ポリマー中に存在するメタクリルスルホン酸パラスチレンスルホン酸を有するポリマーの割合は10mol%以下であることが好ましい。繊維は、例えば図5(D=0.20mm、W=0.10mm、L=1.0mm、d=0.25mm)に示すような異形断面の吐出口をもつ口金を用い、原液を一定距離の乾式空中部分に通した後に、水などの貧溶媒もしくは非溶媒から成る凝固浴に吐出することにより得られる。上記観点から、乾式部での繊維の通過(滞留)時間の下限は上述した通りとなる。また、吐出した繊維の温度が乾式部において低下してゲル化や凝固するなど速やかに構造固定化される場合には、乾式部分において冷却風を吹き付け、ゲル化を促進させることができる。また前述のように、強風部分と弱風部分を併用することで繊維表面の開口ムラを少なくすることが出来る。その後吐出された紡糸原液は凝固浴にて凝固される。凝固浴は通常、水やアルコールなどの凝固剤、または紡糸原液を構成している溶媒との混合物からなる。通常は水を用いることが多い。
<Manufacture of porous fiber>
Prepare a spinning stock solution in which the polymer is dissolved in a solvent. At this time, the lower the concentration of the stock solution (concentration of the substance in the stock solution excluding the solvent), the larger the pore diameter of the fiber can be, so by appropriately setting the concentration of the stock solution, the pore diameter and pore volume can be controlled. Is possible. In addition, the pore diameter and pore volume can be controlled by using a polymer having a negatively charged group. From this viewpoint, the concentration of the stock solution in the present invention is preferably 30% by weight or less, more preferably 27% by weight or less, still more preferably 24% by weight or less. Further, when using a polymer having, for example, methacrylsulfonic acid/parastyrene sulfonic acid as a negatively charged group, the proportion of the polymer having methacrylsulfonic acid/parastyrene sulfonic acid in the total polymer is preferably 10 mol % or less. The fibers are prepared using a nozzle with a discharge port of irregular cross section as shown in Fig. 5 (D = 0.20 mm, W = 0.10 mm, L = 1.0 mm, d = 0.25 mm), and the undiluted solution is spread over a certain distance. It is obtained by passing it through a dry air section and then discharging it into a coagulation bath consisting of a poor solvent such as water or a non-solvent. From the above viewpoint, the lower limit of the fiber passage (residence) time in the dry section is as described above. Further, if the temperature of the discharged fibers decreases in the dry section and the structure is quickly fixed, such as gelling or coagulating, cooling air can be blown in the dry section to promote gelation. Further, as described above, by using both the strong wind section and the weak wind section, it is possible to reduce the unevenness of openings on the fiber surface. Thereafter, the discharged spinning dope is coagulated in a coagulation bath. The coagulation bath usually consists of a coagulant such as water or alcohol, or a mixture with a solvent that constitutes the spinning dope. Water is usually used.

次いで、凝固した繊維に付着している溶媒を除去するために繊維を洗浄する。繊維を洗浄する手段は特に限定されないが、多段の水を張った浴(水洗浴という)中に繊維を通過させる方法が好んで用いられる。水洗浴中の水の温度は、繊維を構成する重合体の性質に応じて決めればよい。例えばPMMAを含む繊維である場合、30~50℃が採用される。 Next, the fibers are washed to remove the solvent adhering to the coagulated fibers. The means for washing the fibers is not particularly limited, but a method of passing the fibers through a bath filled with water in multiple stages (referred to as a washing bath) is preferably used. The temperature of the water in the washing bath may be determined depending on the properties of the polymer constituting the fibers. For example, in the case of fibers containing PMMA, a temperature of 30 to 50°C is used.

また、水洗浴の後に細孔の孔径を保持するために、繊維に保湿成分を付与する工程を入れても良い。ここでいう保湿成分とは、繊維の湿度を保つことが可能な成分、または、空気中にて、繊維の湿度低下を防止することが可能な成分をいう。保湿成分の代表例としてはグリセリンやその水溶液などがある。 Further, in order to maintain the pore size of the pores after the water washing bath, a step of adding a moisturizing component to the fibers may be included. The term "moisturizing component" as used herein refers to a component capable of maintaining the humidity of the fibers or a component capable of preventing a decrease in the humidity of the fibers in the air. Representative examples of moisturizing ingredients include glycerin and its aqueous solution.

水洗や保湿成分付与の修了後、収縮性の高い繊維の寸法安定性を高めるため、加熱した保湿成分の水溶液が満たされた浴(熱処理浴という)の工程を通過させることも可能である。熱処理浴には加熱した保湿成分の水溶液が満たされており、繊維がこの熱処理浴を通過することで、熱的な作用を受けて、収縮し、以後の工程で収縮しにくくなり、繊維構造を安定させることが出来る。このときの熱処理温度は、繊維素材によって異なるが、PMMAを含む繊維の場合には50℃以上が好ましく、80℃以上がより好ましい。また、95℃以下が好ましく、88℃以下がより好ましい温度として設定される。 After washing with water and applying moisturizing ingredients, in order to increase the dimensional stability of highly shrinkable fibers, it is also possible to pass through a bath (referred to as a heat treatment bath) filled with a heated aqueous solution of moisturizing ingredients. The heat treatment bath is filled with a heated aqueous solution of moisturizing ingredients, and when the fibers pass through this heat treatment bath, they are subjected to thermal action and shrink, making it difficult for them to shrink in subsequent steps and improving the fiber structure. It can be stabilized. The heat treatment temperature at this time varies depending on the fiber material, but in the case of fibers containing PMMA, it is preferably 50°C or higher, more preferably 80°C or higher. Further, the temperature is preferably set to 95°C or lower, and more preferably 88°C or lower.

<浄化カラムの作製>
得られた繊維を用いて浄化カラムとする手段の一例を示すと次の通りである。まず、複数本の繊維を必要な長さに切断し、必要本数を束ねた後、浄化カラムの筒部分となるプラスチックケーシングに繊維束がケース軸方向にストレート形状になるように入れる。本数は、浄化カラムの用途によって定まるが、およそ500本から250000本程度が好ましい。その後、繊維の両端をカッター等で繊維がケーシング内に収まるよう切断し、カラム両端のカラム両側端面の被処理液の流出入口に、内径と同じ径にカットしたメッシュフィルタを装着する。また、メッシュフィルタの代わりに樹脂製の隔壁部を設けることもできる。最後にケーシングの両端にヘッダーキャップと呼ばれる被処理液の入口ポート、出口ポートを取り付けて浄化カラムを得ることができる。
<Preparation of purification column>
An example of a means for making a purification column using the obtained fibers is as follows. First, a plurality of fibers are cut to the required length, and after the required number of fibers are bundled, they are placed into a plastic casing that will become the cylindrical part of the purification column so that the fiber bundle is straight in the axial direction of the case. The number of columns is determined depending on the purpose of the purification column, but is preferably about 500 to 250,000 columns. Thereafter, both ends of the fibers are cut with a cutter or the like so that the fibers fit within the casing, and mesh filters cut to the same diameter as the inner diameter are attached to the inlets of the liquid to be treated on both end faces of the column. Further, instead of the mesh filter, a partition made of resin may be provided. Finally, a purification column can be obtained by attaching inlet and outlet ports for the liquid to be treated, called header caps, to both ends of the casing.

また、医療用具等、すなわち医療用吸着カラムとして用いる際には殺菌又は滅菌して用いることが好ましい。殺菌、滅菌方法としては、種々の殺菌・滅菌方法、例えば、高圧蒸気滅菌、ガンマ線滅菌、電子線滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌、薬剤殺菌、紫外線殺菌、ホルマリン滅菌などが例示できる。これらの方法のうち、ガンマ線滅菌、電子線滅菌、高圧蒸気滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌は、滅菌効率と材料に与える影響が少なく好ましい。 Furthermore, when used as a medical tool, ie, a medical adsorption column, it is preferable to sterilize or sterilize the product. Examples of sterilization and sterilization methods include various sterilization and sterilization methods, such as high-pressure steam sterilization, gamma ray sterilization, electron beam sterilization, ethylene oxide gas sterilization, chemical sterilization, ultraviolet sterilization, and formalin sterilization. Among these methods, gamma ray sterilization, electron beam sterilization, high pressure steam sterilization, and ethylene oxide gas sterilization are preferable because they have less influence on sterilization efficiency and materials.

[実施例1]
<多孔質繊維の作製>
質量平均分子量が40万のsyn-PMMAを31.7質量部、質量平均分子量が140万のsyn-PMMAを31.7質量部、質量平均分子量が50万のiso-PMMAを16.7質量部、パラスチレンスルホン酸ソーダを1.5mol%含む分子量30万のPMMA共重合体20質量部をジメチルスルホキシド376質量部と混合し、110℃で8時間撹拌し紡糸原液を調製した。得られた紡糸原液の92℃での粘度は1080poiseであった。得られた紡糸原液を、92℃に保温された図3に示す形状であって表1に示す寸法の吐出口をもつ口金から、0.7g/minの速度で空気中に吐出し、乾式部を500mm走行させた後、凝固浴に導き、浴内を通過させて中実繊維を得た。乾式部では、支持成分の凝集による繊維表面開口率低下を抑制する目的で冷却風による冷却を行った。具体的には、乾式部滞留時間1.8秒うち、初めの10%は強風部分とし、素早く原液の粘度を上昇させてPMMAの易動度を下げる目的で冷却風速度3.5m/minとした。また、強風部分に続く40%は弱風部分とし、安定的に繊維全周をムラ無く均一に冷却する目的で冷却風速度0.5m/minとした。強風部分と弱風部分の冷却風速度の比は6:1であり糸切れなどはなかった。また冷却風の温度としては冷却効率を最大限高める目的で1℃とした。凝固浴には水を用いており、水温(凝固浴温度)は42℃であった。それぞれの繊維を水洗後、保湿剤としてグリセリンを60重量%含む水溶液から成る浴槽に導いた後、温度を85℃とした熱処理浴内を通過させて余分のグリセリンを除去した後に16m/minで巻き取った。
得られた繊維について、異形度、円相当直径、平均細孔半径、細孔体積、孔径分布度、孔形状指数、凸部開口率、凹部開口率、開口率比X、MMP3吸着性能、アルブミン吸着率について、前述の手法で測定した。結果を表1,2に示した。
[Example 1]
<Preparation of porous fiber>
31.7 parts by mass of syn-PMMA with a mass average molecular weight of 400,000, 31.7 parts by mass of syn-PMMA with a mass average molecular weight of 1.4 million, and 16.7 parts by mass of iso-PMMA with a mass average molecular weight of 500,000. , 20 parts by mass of a PMMA copolymer with a molecular weight of 300,000 containing 1.5 mol % of sodium p-styrene sulfonate was mixed with 376 parts by mass of dimethyl sulfoxide, and the mixture was stirred at 110° C. for 8 hours to prepare a spinning stock solution. The resulting spinning stock solution had a viscosity of 1080 poise at 92°C. The obtained spinning dope was discharged into the air at a rate of 0.7 g/min from a nozzle kept at 92°C and having the shape shown in FIG. 3 and a discharge port with the dimensions shown in Table 1. After running for 500 mm, the fiber was introduced into a coagulation bath and passed through the bath to obtain a solid fiber. In the dry section, cooling was performed using cooling air for the purpose of suppressing a decrease in the fiber surface aperture ratio due to aggregation of the supporting components. Specifically, the first 10% of the 1.8 second residence time in the drying section is a strong wind section, and the cooling air speed is set at 3.5 m/min in order to quickly increase the viscosity of the stock solution and reduce the mobility of PMMA. did. Further, the 40% following the strong wind section was a weak wind section, and the cooling air speed was set to 0.5 m/min in order to stably and evenly cool the entire circumference of the fiber. The ratio of cooling air speed between the strong wind section and the weak wind section was 6:1, and there were no thread breaks. Further, the temperature of the cooling air was set to 1° C. in order to maximize cooling efficiency. Water was used in the coagulation bath, and the water temperature (coagulation bath temperature) was 42°C. After washing each fiber with water, it was introduced into a bath consisting of an aqueous solution containing 60% by weight of glycerin as a humectant, then passed through a heat treatment bath at a temperature of 85°C to remove excess glycerin, and then rolled at 16 m/min. I took it.
Regarding the obtained fibers, the degree of irregularity, circle equivalent diameter, average pore radius, pore volume, pore size distribution, pore shape index, convex opening ratio, recess opening ratio, opening ratio X, MMP3 adsorption performance, albumin adsorption The ratio was measured using the method described above. The results are shown in Tables 1 and 2.

[実施例2]
図4に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Example 2]
Fibers were produced under the same conditions as in Example 1, except that a die having the shape shown in FIG. 4 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 1 and 2.

[実施例3]
図5に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Example 3]
Fibers were produced under the same conditions as in Example 1, except that a die having the shape shown in FIG. 5 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 1 and 2.

[実施例4]
図6に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Example 4]
Fibers were produced under the same conditions as in Example 1, except that a die having the shape shown in FIG. 6 and the ejection opening with the dimensions shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 1 and 2.

[実施例5]
図7に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Example 5]
Fibers were produced under the same conditions as in Example 1, except that a die having the shape shown in FIG. 7 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 1 and 2.

[実施例6]
図8に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Example 6]
Fibers were produced under the same conditions as in Example 1, except that a die having the shape shown in FIG. 8 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 1 and 2.

[実施例7]
図8に示す形状であり、中空部形成のために、中心円内にφ0.10の円形の気体注入口があること以外は表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。それ以外の条件は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。尚、注入気体としては窒素を流した。結果を表1,2に示した。
[Example 7]
A cap having the shape shown in FIG. 8 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used, except that there was a circular gas inlet with a diameter of 0.10 in the center circle to form the hollow part. The fiber was produced under the same conditions as in Example 1 except for the above conditions. Note that nitrogen was flowed as the injection gas. The results are shown in Tables 1 and 2.

[実施例8]
図5に示す形状であり、中空部形成のために、中心円内にφ0.10の円形の気体注入管を有すること以外は表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。それ以外の条件は実施例1と同様の条件で繊維を作製した。尚、注入気体としては窒素を流した。結果を表1,2に示した。
[Example 8]
A mouthpiece having the shape shown in FIG. 5 and the dimensions shown in Table 1 was used, except that it had a circular gas injection tube with a diameter of 0.10 in the center circle to form the hollow part. The fiber was produced under the same conditions as in Example 1 except for the above conditions. Note that nitrogen was flowed as the injection gas. The results are shown in Tables 1 and 2.

[実施例9]
図5に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。冷却風として、弱風部分の冷却風速度を1.0m/sとした以外は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Example 9]
A nozzle having the shape shown in FIG. 5 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. Fibers were produced under the same conditions as in Example 1, except that the cooling air speed in the weak wind section was 1.0 m/s. The results are shown in Tables 1 and 2.

[実施例10]
図5に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。冷却風として、強風部分の冷却風速度を5.5m/sとした以外は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Example 10]
A nozzle having the shape shown in FIG. 5 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. Fibers were produced under the same conditions as in Example 1, except that the cooling air speed in the strong wind section was 5.5 m/s. The results are shown in Tables 1 and 2.

[実施例11]
図5に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。冷却風として、強風部分割合を5%、弱風部分割合を40%とした以外は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Example 11]
A nozzle having the shape shown in FIG. 5 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. Fibers were produced under the same conditions as in Example 1, except that the proportion of the strong wind portion was 5% and the proportion of the weak wind portion was 40% as the cooling air. The results are shown in Tables 1 and 2.

[実施例12]
図5に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。冷却風として、強風部分割合を20%、弱風部分割合を5%とした以外は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Example 12]
A nozzle having the shape shown in FIG. 5 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. Fibers were produced under the same conditions as in Example 1, except that the proportion of the strong wind portion was 20% and the proportion of the weak wind portion was 5% as the cooling air. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例1]
図3に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。冷却風として、強風部分を20%、弱風部分をなし、とした以外は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Comparative example 1]
A nozzle having the shape shown in FIG. 3 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. Fibers were produced under the same conditions as in Example 1, except that the cooling air was 20% strong and 20% weak. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例2]
図4に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は比較例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Comparative example 2]
Fibers were produced under the same conditions as in Comparative Example 1, except that a die having the shape shown in FIG. 4 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例3]
図5に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は比較例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Comparative example 3]
Fibers were produced under the same conditions as in Comparative Example 1, except that a die having the shape shown in FIG. 5 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例4]
図6に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は比較例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Comparative example 4]
Fibers were produced under the same conditions as in Comparative Example 1, except that a die having the shape shown in FIG. 6 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例5]
図7に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は比較例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Comparative example 5]
Fibers were produced under the same conditions as in Comparative Example 1, except that a die having the shape shown in FIG. 7 and the ejection opening with the dimensions shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例6]
図8に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた以外は比較例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Comparative example 6]
Fibers were produced under the same conditions as in Comparative Example 1, except that a die having the shape shown in FIG. 8 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例7]
図8に示す形状であり、中空部形成のために、中心円内にφ0.10の円形の気体注入管を有し、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。それ以外は比較例1と同様の条件で繊維を作製した。尚、注入気体としては窒素を流した。結果を表1,2に示した。
[Comparative Example 7]
A cap having the shape shown in FIG. 8 and having a circular gas injection tube of φ0.10 in the center circle and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used to form the hollow part. A fiber was produced under the same conditions as in Comparative Example 1 except for the above. Note that nitrogen was flowed as the injection gas. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例8]
φ0.3の円形吐出口をもつ口金を用いた以外は実施例1と同様の条件で円形断面をもつ繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Comparative example 8]
A fiber with a circular cross section was produced under the same conditions as in Example 1 except that a die with a circular discharge port of φ0.3 was used. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例9]
図5に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。冷却風として、強風部分割合を10%とした以外は、比較例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Comparative Example 9]
A nozzle having the shape shown in FIG. 5 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. Fibers were produced under the same conditions as in Comparative Example 1, except that the proportion of the strong wind portion was 10% as the cooling air. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例10]
図5に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。冷却風として、強風部分冷却速度を5.5m/min、とした以外は、比較例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Comparative Example 10]
A nozzle having the shape shown in FIG. 5 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. Fibers were produced under the same conditions as in Comparative Example 1, except that the cooling speed in the strong wind section was 5.5 m/min. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例11]
図5に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。冷却風として、強風部分割合を50%、とした以外は、比較例1と同様の条件で繊維の作製を試みたが、糸切れにより繊維は得られなかった。
[Comparative Example 11]
A nozzle having the shape shown in FIG. 5 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. An attempt was made to produce fibers under the same conditions as in Comparative Example 1, except that the proportion of the strong wind portion was 50% as the cooling air, but fibers could not be obtained due to thread breakage.

[比較例12]
図8に示す形状であり、中空部形成のために、中心円内にφ0.10の円形の気体注入管を有すること以外は表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。それ以外の条件は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。尚、注入気体としては窒素を流した。結果を表1,2に示した。
[Comparative example 12]
A mouthpiece having the shape shown in FIG. 8 and the dimensions shown in Table 1 was used, except that it had a circular gas injection tube with a diameter of 0.10 in the center circle to form the hollow part. The fiber was produced under the same conditions as in Example 1 except for the above conditions. Note that nitrogen was flowed as the injection gas. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例13]
中空部形成のために二重管口金を用い、内側に円形φ0.10注入気体、樹脂吐出口である外側のスリット部は外径が円形φ0.25、内径が円形φ0.20とした。それ以外の条件は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。尚、注入気体としては窒素を流した。結果を表1,2に示した。
[Comparative Example 13]
A double tube cap was used to form the hollow part, the inner diameter was circular with a diameter of 0.10 mm, the gas was injected in a circular shape, and the outer slit part serving as the resin discharge port had an outer diameter of a circular diameter of 0.25 mm and an inner diameter of a circular diameter of 0.20 mm. The fiber was produced under the same conditions as in Example 1 except for the above conditions. Note that nitrogen was flowed as the injection gas. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例14]
図5に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。冷却風として、弱風部分の冷却風速度を0.1m/sとした以外は、実施例1と同様の条件で繊維を作製した。結果を表1,2に示した。
[Comparative example 14]
A nozzle having the shape shown in FIG. 5 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. Fibers were produced under the same conditions as in Example 1, except that the cooling air speed in the weak wind section was 0.1 m/s. The results are shown in Tables 1 and 2.

[比較例15]
図5に示す形状であり、表1に示す寸法の吐出口をもつ口金を用いた。冷却風として、強風部分の冷却風速度を30m/s、弱風部分の冷却速度を4.3m/sとした以外は、実施例1と同様の条件で繊維の作製を試みたが、糸切れにより繊維は得られなかった。
[Comparative Example 15]
A nozzle having the shape shown in FIG. 5 and a discharge port having the dimensions shown in Table 1 was used. Fiber production was attempted under the same conditions as in Example 1, except that the cooling air speed in the strong wind section was 30 m/s and the cooling speed in the weak wind section was 4.3 m/s, but fiber breakage occurred. No fibers were obtained.

[比較例16]
高密度ポリエチレンをφ0.3の円形吐出口をもつ口金を用い、口金温度150~190℃、ポリエチレン吐出量20g/min、巻き取り速度500m/min以下で溶融紡糸した。得られたポリエチレン糸を60℃で2倍に冷延伸し、次に130℃で2倍に熱延伸して延伸開裂する事で、円形の多孔質の中実繊維を得た。
結果を表1,2に示した。
[Comparative Example 16]
High-density polyethylene was melt-spun using a spindle with a circular discharge port of φ0.3 at a spindle temperature of 150 to 190° C., a polyethylene discharge rate of 20 g/min, and a winding speed of 500 m/min or less. The obtained polyethylene thread was cold-stretched to 2 times at 60° C., then hot-stretched to 2 times at 130° C., and then stretched and split to obtain circular porous solid fibers.
The results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 0007400556000003
Figure 0007400556000003

Figure 0007400556000004
Figure 0007400556000004

実施例と比較例の対比により次の事項が見て取れる。
実施例1~7、比較例1~7は、冷却風条件の違いによる開口率比Xへの影響が理解される。実施例の強風部分と弱風部分を併用した条件では開口率比Xが0.4~5.5と低かったが、比較例では6.1~9.7と高く、開口ムラが大きいことがわかる。また、MMP3吸着性能としてもやや低い傾向であった。
実施例1~6、比較例8は、突起数および異形度を変更による影響が理解される。比較例8の円形繊維は、体積当たりの表面積が最小であるため、MMP3吸着性能としても低い傾向であった。
実施例3,9~12,比較例3,9~11,14,15は、冷却風条件について検討した結果である。比較例9は、実施例3比弱風部分を無くした条件であるが、開口率が低い傾向であり、MMP3吸着性能としても低い傾向であった。また、実施例3,9,10および比較例14は、強風部分の冷却風速度と弱風部分の冷却風速度の比を3.5:1~35:1まで変更した条件であるが、3.5:1~18:1では、Xが低くMMP3吸着性能も良好な繊維を得たが、35:1の条件では、Xが6.1と開口ムラ大きくMMP3吸着性能も低かった。比較例10は、比較例3比強風部分冷却速度を上げた条件であるが、開口率Xは高かった。比較例11は、比較例3比強風部分割合を拡大した条件であるが、糸切れが頻発し繊維を得ることはできなかった。比較例15は、実施例3比強風部分、冷風部分の両冷却速度を上げた条件であるが、糸切れが頻発し繊維を得ることはできなかった。実施例3,11、12は、強風部分、弱風部分の割合を変更したものである。強風部分の割合が5~20%かつ弱風部分の割合が5~40%の範囲においては、Xが低くMMP3吸着性能も良好であった。実施例7、8、比較例12、13は、中空繊維の異形度および突起数を変更した条件である。このように、異形度や突起数が小さくなるに従い、MMP3吸着性能は低下する傾向であった。実施例7と比較例12は、中空繊維について、突起数一定で異形度を変更した際の結果である。特に中空繊維の場合には異形度が1.35未満となるとXが大幅に増大し、開口ムラが顕著であった。この機構は定かでは無いが、中空糸の場合、突起がより外周部近傍にあり凹部と凸部の高低差が低いため、乾式部で冷風が当たった際に、繊維が回転するなどし難く、繊維全周が均等に冷却されにくいために起きる可能性が考えられた。また比較例12はアルブミン吸着率も高めであり、可能性として、繊維の一部分に集中して冷風が吹き付けられたために表面にピンホールのような孔が形成されたことが考えられた。これらの結果から、強風部分と弱風部分を使い分けることでしか開口率比Xを制御した繊維を得られないことがわかる。
The following points can be seen by comparing the Examples and Comparative Examples.
In Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 7, it can be seen that the influence on the aperture ratio X due to the difference in cooling air conditions is understood. The aperture ratio X was low at 0.4 to 5.5 under the conditions in which both the strong wind section and the weak wind section were used in the example, but it was high at 6.1 to 9.7 in the comparative example, indicating that the aperture unevenness was large. Recognize. Furthermore, the MMP3 adsorption performance also tended to be somewhat low.
In Examples 1 to 6 and Comparative Example 8, the influence of changing the number of protrusions and degree of irregularity can be understood. Since the circular fibers of Comparative Example 8 had the smallest surface area per volume, they tended to have low MMP3 adsorption performance.
Examples 3, 9 to 12 and Comparative Examples 3, 9 to 11, 14, and 15 are the results of studies regarding cooling air conditions. In Comparative Example 9, the weak wind section of Example 3 was eliminated, but the aperture ratio tended to be low, and the MMP3 adsorption performance also tended to be low. Furthermore, in Examples 3, 9, and 10 and Comparative Example 14, the ratio of the cooling air speed in the strong wind section to the cooling air speed in the weak wind section was changed from 3.5:1 to 35:1. At conditions of .5:1 to 18:1, fibers with low X and good MMP3 adsorption performance were obtained, but under the condition of 35:1, X was 6.1, which resulted in large opening unevenness and poor MMP3 adsorption performance. In Comparative Example 10, the cooling rate in the strong wind portion was increased compared to Comparative Example 3, but the aperture ratio X was high. In Comparative Example 11, the conditions were such that the proportion of the strong wind portion was increased compared to Comparative Example 3, but yarn breakage occurred frequently and fibers could not be obtained. In Comparative Example 15, the cooling rate in both the strong wind section and the cold wind section was increased compared to Example 3, but thread breakage occurred frequently and fibers could not be obtained. In Examples 3, 11, and 12, the proportions of strong wind portions and weak wind portions are changed. In the range where the proportion of the strong wind part was 5 to 20% and the proportion of the weak wind part was 5 to 40%, X was low and the MMP3 adsorption performance was good. Examples 7 and 8 and Comparative Examples 12 and 13 are conditions in which the degree of irregularity of the hollow fibers and the number of protrusions are changed. As described above, the MMP3 adsorption performance tended to decrease as the degree of irregularity and the number of protrusions decreased. Example 7 and Comparative Example 12 are the results when the number of protrusions is constant and the degree of irregularity is changed for hollow fibers. Particularly in the case of hollow fibers, when the degree of irregularity was less than 1.35, X increased significantly and uneven opening was noticeable. This mechanism is not clear, but in the case of hollow fibers, the protrusions are closer to the outer periphery and the height difference between the concave and convex parts is small, so it is difficult for the fibers to rotate when exposed to cold air in the dry section. It was thought that this may occur because it is difficult to cool the entire circumference of the fibers evenly. Comparative Example 12 also had a high albumin adsorption rate, and it was thought that pinhole-like pores were formed on the surface because cold air was blown concentrated on a portion of the fiber. These results show that fibers with a controlled aperture ratio X can only be obtained by selectively using the strong wind section and the weak wind section.

また、比較例16は、溶融紡糸した糸を延伸開裂することで作成した繊維である。このような手法で作成した繊維は、細孔径分布度や孔形状指数が高いことが解る。細孔径分布度や孔形状指数が低い比較例8と比較すると、MMP3の除去性能が低くアルブミン除去率は高いことがわかり、このような性状の繊維では吸着対象の選択性に劣ることがわかる。
なお表1および表2において「-」または「/」としたセルはデータがないことを示す。
Moreover, Comparative Example 16 is a fiber created by stretching and splitting a melt-spun yarn. It can be seen that the fibers produced by this method have a high pore size distribution and a high pore shape index. When compared with Comparative Example 8, which has a low pore size distribution and a low pore shape index, it can be seen that the MMP3 removal performance is low and the albumin removal rate is high, indicating that fibers with such properties have poor selectivity for adsorption targets.
Note that in Tables 1 and 2, cells marked with "-" or "/" indicate that there is no data.

1 外接円
2 内接円
3 外接円の直径Do
4 内接円の直径Di
5 半径の線分を均等な長さに5分割する点を通る同心円
6 中心部領域
7 外表面近傍領域
8 内接円の中心
9 突起の先端部
10 内接円の中心と突起の先端部を結ぶ直線と内接円が交わる点
11 突起幅ω
12 中心円部
13 スリット部幅W
14 スリット部長さL
15 先端円部
1 Circumscribed circle 2 Inscribed circle 3 Diameter Do of the circumscribed circle
4 Diameter Di of the inscribed circle
5 Concentric circles passing through the points that divide the radius line segment into 5 equal lengths 6 Center area 7 Area near the outer surface 8 Center of the inscribed circle 9 Tip of the protrusion 10 Connect the center of the inscribed circle and the tip of the protrusion Point 11 where the connecting straight line intersects the inscribed circle Protrusion width ω
12 Center circle part 13 Slit part width W
14 Slit length L
15 Tip circular part

Claims (15)

繊維の内部に細孔と、繊維の外周部に2以上8以下の突起を有し、以下(A)~(D)の要件を満たす、多孔質繊維。
(A)前記細孔の細孔径分布度が、1.0以上、1.6以下
(B)横断面において、内接円の直径をDi、外接円の直径をDoとすると、異形度Do/Diが1.35以上、3.50以下
(C)前記細孔の細孔体積が、0.20cm/g以上、2.9cm /g以下
(D)次の式で表される開口率比Xが、0.40以上、6.0以下
(式)開口率比X=凸部の表面開口率/凹部の表面開口率
(E)横断面における外接円の中心と内接円の中心が同一
A porous fiber that has pores inside the fiber and 2 to 8 protrusions on the outer periphery of the fiber , and satisfies the following requirements (A) to (D).
(A) The degree of pore size distribution of the pores is 1.0 or more and 1.6 or less (B) In the cross section, where the diameter of the inscribed circle is Di and the diameter of the circumscribed circle is Do, the degree of irregularity Do/ Di is 1.35 or more and 3.50 or less
(C) The pore volume of the pores is 0.20 cm 3 /g or more and 2.9 cm 3 /g or less
(D) The aperture ratio ratio X expressed by the following formula is 0.40 or more and 6.0 or less (Formula) Aperture ratio ratio X = Surface aperture ratio of convex parts/Surface aperture ratio of concave parts
(E) The center of the circumscribed circle and the center of the inscribed circle in the cross section are the same
前記突起が、前記外周部の長手方向に連続して存在するものである、請求項1に記載の多孔質繊維。 The porous fiber according to claim 1 , wherein the protrusions are continuous in the longitudinal direction of the outer peripheral portion. モノフィラメントである、請求項1または2に記載の多孔質繊維。 The porous fiber according to claim 1 or 2 , which is a monofilament. 中実繊維である、請求項1~のいずれかに記載の多孔質繊維。 The porous fiber according to any one of claims 1 to 3 , which is a solid fiber. 中空繊維である、請求項1~のいずれかに記載の多孔質繊維。 The porous fiber according to any one of claims 1 to 3 , which is a hollow fiber. 前記細孔の平均細孔半径が0.5nm以上、90nm以下である、請求項1~のいずれかに記載の多孔質繊維。 The porous fiber according to any one of claims 1 to 5 , wherein the pores have an average pore radius of 0.5 nm or more and 90 nm or less. 3次元網目構造であり、かつ横断面方向に均質な細孔構造を有する、請求項1~のいずれかに記載の多孔質繊維。 The porous fiber according to any one of claims 1 to 6 , which has a three-dimensional network structure and a homogeneous pore structure in a cross-sectional direction. エステル基含有ポリマーを含む、請求項1~のいずれかに記載の多孔質繊維。 The porous fiber according to any one of claims 1 to 7 , comprising an ester group-containing polymer. 請求項1~のいずれかに記載の多孔質繊維を50%以上含む繊維束として用いてなる吸着材料。 An adsorption material used as a fiber bundle containing 50% or more of the porous fiber according to any one of claims 1 to 8 . 次の式で表されるマトリックスメタロプロティナーゼ-3(MMP3)吸着性能が1000μg/cm以上である、請求項に記載の吸着材料。
(式)MMP3吸着性能(μg/cm)=(C1-C2)×1.5/0.10
(ここで、C1は繊維添加前の牛胎児血清のMMP3濃度、C2は繊維添加・攪拌後の牛胎児血清のMMP3濃度である。)
The adsorption material according to claim 9 , having a matrix metalloproteinase-3 (MMP3) adsorption performance expressed by the following formula of 1000 μg/cm 3 or more.
(Formula) MMP3 adsorption performance (μg/cm 3 )=(C1-C2)×1.5/0.10
(Here, C1 is the MMP3 concentration of fetal bovine serum before adding fiber, and C2 is the MMP3 concentration of fetal bovine serum after adding fiber and stirring.)
次の式で表されるアルブミン吸着率が45%以下である、請求項または10に記載の吸着材料。
(式)アルブミン吸着率(%)=(C3-C4)/C3×100
(ここで、C1は繊維添加前の牛胎児血清のアルブミン濃度、C2は繊維添加・攪拌後の牛胎児血清のアルブミン濃度である。)
The adsorption material according to claim 9 or 10 , wherein the albumin adsorption rate expressed by the following formula is 45% or less.
(Formula) Albumin adsorption rate (%) = (C3-C4)/C3×100
(Here, C1 is the albumin concentration of fetal bovine serum before adding fiber, and C2 is the albumin concentration of fetal bovine serum after adding fiber and stirring.)
ケーシングと、被処理液の入口ポートおよび出口ポートとを有し、
請求項~1のいずれかに記載の吸着材料が、前記ケーシングの軸方向にストレートの形状で配置されてなり、
前記ケーシングの両端に前記被処理液の入口ポートおよび出口ポートがそれぞれ取り付けられてなる、浄化カラム。
It has a casing, an inlet port and an outlet port for the liquid to be treated,
The adsorbent material according to any one of claims 9 to 11 is arranged in a straight shape in the axial direction of the casing,
A purification column, wherein an inlet port and an outlet port for the liquid to be treated are respectively attached to both ends of the casing.
前記ケーシングの少なくとも片端部にメッシュを有し、前記吸着材料が該メッシュによって区画されてなる、請求項1に記載の浄化カラム。 The purification column according to claim 12 , wherein the casing has a mesh at at least one end, and the adsorption material is partitioned by the mesh. 前記ケーシングの少なくとも片端部に隔壁部を有し、前記吸着材料が該隔壁部によって区画されてなる、請求項1に記載の浄化カラム。 The purification column according to claim 12 , wherein the casing has a partition at at least one end, and the adsorption material is partitioned by the partition. 医療用である、請求項1~1のいずれかに記載の浄化カラム。 The purification column according to any one of claims 12 to 14 , which is for medical use.
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