JP2002253938A - 中空糸膜の製造方法 - Google Patents

中空糸膜の製造方法

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hollow fiber
fiber membrane
drying
hot water
hot air
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Shin Yamaguchi
伸 山口
Hiroshi Otani
洋 大谷
Hidekazu Nakajima
秀和 中島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】連続的に短時間で大量の中空糸膜を潰れを生じ
させずに乾燥させることを可能にする中空糸膜の製造方
法を提供する。 【解決手段】連続して供給される中空糸膜を、熱風、も
しくは熱風および水蒸気により乾燥して中空糸膜を製造
する方法において、乾燥前に中空糸膜を温水にて加熱す
ることを特徴とする中空糸膜の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、中空糸膜の製造方
法に関するものである。さらに詳しくは、中空糸膜製造
工程において、インラインで連続的に中空糸膜を乾燥す
る中空糸膜の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、高分子からなる中空糸は、様々な
目的や用途に開発され使用されている。特に、中空糸状
の高分子膜は精密濾過膜、限界濾過膜、逆浸透膜、気体
分離膜、窒素富化膜、酸素富化膜、血液浄化膜、人工腎
臓、人工肺などの様々な用途で実用化されている。これ
らの中空糸膜は、一般的に湿式紡糸法、乾式紡糸法、溶
融紡糸法で製糸される。
【0003】上述のように、中空糸膜の製造方法は様々
なものがあるが、例えば、湿式紡糸法では、二重環式構
造からなる紡糸口金からポリマー流体を吐出させ、凝固
浴での凝固、洗浄、乾燥後、巻取られる。
【0004】特に中空糸膜の乾燥方法については、乾燥
時の変性や潰れを防ぐために、これまでにも種々の提案
がなされている。その主なものとして、湿潤状態にある
中空糸膜をアルコールなどの表面張力の低い液体で置換
した後、乾燥させるもの(特開昭55−51818号公
報、特開昭61−55208号公報、特開昭62−23
4510号公報、特開平1−260012号公報な
ど)、および湿潤状態の中空糸膜を、湿潤状態を保った
ままオートクレーブ中で加熱処理する方法(特開平6−
327951号公報)、さらにはマイクロ波を照射する
とともに、蒸気による湿熱処理を行う方法(特開平11
−332980号公報)などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、アルコール
などでの置換は、作業性、防爆設備の設置などの点で難
点があり、またオートクレーブ中で加熱処理する方法は
オートクレーブという特別な装置を必要とし、かつ長い
処理時間を必要とするため連続して中空糸膜が供給され
る場合には適さない。さらに、マイクロ波を利用する方
法では、糸の状態に応じてマイクロ波を制御すること
や、マイクロ波を中空糸膜に有効に集中させることが困
難であり、かつ糸出、入り口などからの乾燥装置外への
マイクロ波の漏れが発生した場合、人体への悪影響が懸
念されるといった問題があった。
【0006】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消せんとするものであり、連続的に短時間で大量の中
空糸膜を潰れを生じさせずに乾燥させることを可能にす
る中空糸膜の製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、 (1)連続して供給される中空糸膜を、熱風、もしくは
熱風および水蒸気により乾燥して中空糸膜を製造する方
法において、乾燥前に中空糸膜を温水にて加熱すること
を特徴とする中空糸膜の製造方法。
【0008】(2)中空糸膜を、50℃乃至100℃の
温水にて加熱後乾燥することを特徴とする前記(1)に
記載の中空糸膜の製造方法。
【0009】(3)中空糸膜が糸束状であることを特徴
とする前記(1)または(2)に記載の中空糸膜の製造
方法。
【0010】(4)前記(1)乃至(3)のいずれかに
記載の方法により製造されたことを特徴とする中空糸
膜。
【0011】(5)人工腎臓用であることを特徴とする
前記(4)に記載の中空糸膜。
【0012】
【発明の実施の形態】連続して供給される糸状物あるい
は布状物を、熱風、もしくは熱風と水蒸気を用いて乾燥
する方法は一般的に実施されている乾燥方法であるが、
この乾燥方法を中空糸膜の乾燥に適用した場合、中空糸
膜が潰れてしまい中空糸膜としての機能を果たさなくな
る。特に人工腎臓などの血液浄化膜として用いる場合、
中空糸膜の潰れは重大な欠陥となる。湿潤状態の中空糸
膜を熱風、もしくは熱風と水蒸気を用いて乾燥した場
合、潰れが発生する理由は、中空糸内部および膜内の水
分が昇温するまでに膜外表面での昇温によって水分が蒸
発し、蒸発潜熱を奪われるため、中空糸内部の温度が上
がらず、陰圧となるためと考えられる。
【0013】本発明においては、乾燥前にあらかじめ中
空糸膜を温水で加熱することによって中空糸内部が陰圧
になることを防ぐことができることを見出した。すなわ
ち、温水温度をできるだけ高く、温水による加熱後でき
るだけ速く乾燥装置に中空糸膜を供給することによっ
て、乾燥時間を短縮し、中空糸内部が陰圧になることを
防ぐものである。
【0014】温水による加熱温度や、熱風の乾燥温度は
膜構成ポリマーの耐熱性や、とりうる乾燥時間などを考
慮し決定されるが、温水による加熱温度は50℃乃至1
00℃であることが好ましい。温水による加熱温度が5
0℃未満では中空糸膜の潰れ発生率が高くなり、また、
100℃を越える温度では100℃を越える温水を保持
するための圧力容器が必要となり、また中空糸膜入、出
口のシールが困難となり実用的でない。温水による加熱
は、中空糸膜製造工程中の乾燥機の直前に温水浴を設け
浸漬させることによって行っても、あるいは洗浄浴の最
終浴を温水浴として中空糸膜を加熱し、直後に乾燥機を
設けても良い。
【0015】中空糸膜は糸束状である場合、複数本を同
時に処理することができ、高い生産性を有するという観
点から好ましい形態である。
【0016】本発明では、中空糸膜が走行状態である場
合、すなわち、口金吐出された中空糸膜を連続工程で乾
燥処理することが可能となり、途中でプロセスを分断す
る場合に起こる中空糸膜の屑発生がなく、生産性が高く
なり好ましい。
【0017】本発明の中空糸膜の製造方法は、水処理
(特に浄水)用途や、医療用途における血液浄化膜にも
用いることができる。また、大量処理が可能なため、通
常産業用途の限外濾過膜や逆浸透膜などの用途にも有効
に用いられる。特に、本発明の製造方法によって得られ
る中空糸膜は人工腎臓用に用いると好適である。
【0018】図1に温水温度と乾燥中空糸膜の潰れ率と
の関係の一例を示す。図1から明らかなように、温水温
度が低くなるにしたがって潰れ率が大きくなり、50℃
未満では特に顕著である。また、温水温度90℃では潰
れ率0%となっている。なお、温水温度と潰れ率との関
係は、温水温度だけでなく、熱風温度や乾燥装置内滞留
時間等の乾燥条件によって変化する。
【0019】図4に湿式紡糸法による人工腎臓用乾燥中
空糸膜製造工程の一例を示す。二重環式構造からなる紡
糸口金1から中空形状のポリマー流体を吐出させ、凝固
浴2、洗浄浴3、温水浴4、乾燥装置5を通過後、引取
ロール6により引き取り、巻取機7で巻き取る。8は温
水加熱された湿潤状態の中空糸膜であり、9は乾燥中空
糸膜である。
【0020】本発明で用いられる中空糸膜の膜構成ポリ
マは特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニル
アルコール、セルロースアセテート、フッ素系樹脂、再
生セルロース、ポリアミドなどの熱可塑性高分子による
骨格構造を有することが好ましい。とりわけ、ガラス転
移点が150℃を超えるポリマーであると、温水に浸漬
した後の熱風などの乾燥雰囲気により膜構造が変化する
可能性が少なく、すなわち膜透過特性を変化させること
なく乾燥温度を高めることができるため、乾燥を高速に
行うことが可能であり特に好ましい。逆にガラス転移点
が100℃程度またはそれ以下のポリマーを用いると熱
による膜構造変化が起きやすくそのため乾燥速度を高速
に行い難くなる傾向がある。
【0021】以下、実施例によってさらに詳細に説明す
る。
【0022】
【実施例】(実施例1)ポリスルホン17Wt%、ポリ
ビニルピロリドン(K90)3Wt%をジメチルアセト
アミド80Wt%に加え、80℃、8時間加熱溶解し、
製膜原液とした。この原液を外径0.3mm、内径0.
2mmの二重環式構造からなる紡糸口金(10錘)から
芯液としてジメチルアセトアミド60Wt%と水からな
る混合溶液を吐出させ、1本ずつに分繊を行ったまま毎
分30mの速度で500mm・35℃・湿度80%の乾
式部を通過の後、30℃の水からなる凝固浴中に浸漬し
中空糸膜を形成した。その後も連続的に35℃の水から
なる洗浄浴にて洗浄後、90℃の温水で加熱し、熱風乾
燥装置内を熱風温度を100℃に設定し供給しつつ、乾
燥装置内を25秒間滞留させて抱液率0%の乾燥中空糸
膜を得た。中空糸膜の潰れは光学顕微鏡下で観察したが
全水準で生じていなかった。
【0023】なお、抱液率は、処理後の35m長10糸
条分の中空糸膜の重量G1(g)を35m長10糸条分
の乾燥させた糸束重量G2(g)の比(G1−G2)/
G2(%)で表した。
【0024】(実施例2)実施例1と同様に中空糸膜を
形成し、今度は10本を束ねて分繊を行わずに90℃の
温水で加熱し、熱風乾燥装置内を熱風温度を120℃に
設定し供給しつつ、乾燥装置内を50秒間滞留させて抱
液率0%の乾燥中空糸膜を得た。中空糸膜の潰れは光学
顕微鏡下で観察したが全水準で生じていなかった。
【0025】(比較例1)90℃の温水による加熱工程
を省略する以外は全て実施例1と同様の条件で中空糸膜
の乾燥を行った。得られた中空糸膜を光学顕微鏡下で観
察したところ、潰れが多発していた。
【0026】(比較例2)90℃の温水による加熱工程
を省略する以外は全て実施例2と同様の条件で中空糸膜
の乾燥を行った。得られた中空糸膜を光学顕微鏡下で観
察したところ、潰れが多発していた。
【0027】実施例1、実施例2と比較例1、比較例2
の中空糸膜潰れ有無結果を表1に示す。また、実施例
1、実施例2にて得られた中空糸膜の繊維の形状を示す
断面写真を図2に示す。さらに、比較例1、比較例2に
て得られた中空糸膜の繊維の形状を示す断面写真を図3
に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、連続的に短時間で大量
の中空糸膜を潰れを生じさせずに乾燥させることを可能
にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】温水温度と乾燥中空糸膜の潰れの関係を示す図
である。
【図2】実施例1、実施例2にて得られた中空糸膜の繊
維の形状を示す断面写真である。
【図3】比較例1、比較例2にて得られた中空糸膜の繊
維の形状を示す断面写真である。
【図4】人工腎臓用乾燥中空糸膜製造工程の一例を示す
工程図である。
【符号の説明】
1:中空糸紡糸口金 2:凝固浴 3:洗浄浴 4:温水浴 5:乾燥装置 6:引取ロール 7:巻取機 8:中空糸膜 9:乾燥中空糸膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C077 AA05 BB01 BB02 KK30 LL05 PP03 PP04 PP08 PP09 PP13 PP15 PP18 4D006 GA03 GA06 GA07 GA41 HA01 JB02 MA01 MB02 MB03 MC18 MC22 MC23 MC28 MC33 MC62 MC62X MC63 NA05 NA10 NA13 NA18 NA64 NA75 PA01 PB09 PC47 4L035 AA09 BB06 BB11 BB17 BB66 BB69 DD03 DD07 FF01 MF01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続して供給される中空糸膜を、熱風、も
    しくは熱風および水蒸気により乾燥して中空糸膜を製造
    する方法において、乾燥前に中空糸膜を温水にて加熱す
    ることを特徴とする中空糸膜の製造方法。
  2. 【請求項2】中空糸膜を、50℃乃至100℃の温水に
    て加熱後乾燥することを特徴とする請求項1に記載の中
    空糸膜の製造方法。
  3. 【請求項3】中空糸膜が糸束状であることを特徴とする
    請求項1または2に記載の中空糸膜の製造方法。
  4. 【請求項4】前記請求項1乃至3のいずれかに記載の方
    法により製造されたことを特徴とする中空糸膜。
  5. 【請求項5】人工腎臓用であることを特徴とする請求項
    4に記載の中空糸膜。
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