JP2004243263A - Hollow fiber membrane module and production method therefor - Google Patents

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JP2004243263A
JP2004243263A JP2003037900A JP2003037900A JP2004243263A JP 2004243263 A JP2004243263 A JP 2004243263A JP 2003037900 A JP2003037900 A JP 2003037900A JP 2003037900 A JP2003037900 A JP 2003037900A JP 2004243263 A JP2004243263 A JP 2004243263A
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hollow fiber
fiber membrane
crimp
membrane module
yarn
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Akihiko Ito
明彦 伊藤
Shigehisa Wada
茂久 和田
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Toray Industries Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a module incorporated with a hollow fiber which is obtained by using a crimp impartation method excellent in a process stability without causing damage, yarn break and flattening even in the case of the hollow fiber weak in breaking tenacity. <P>SOLUTION: The module is incorporated with the hollow fiber membrane which is ≤25 in the breaking tenacity of single yarn and is fixed with crimps of ≥2.0 mm in amplitude, in which the ratio of the deformed hollow fiber of the hollow fiber membrane is confined to ≤0.05%. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリンプの付与された中空糸膜を内蔵したモジュールおよびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、オンラインで連続的にクリンプを付与された中空糸膜を用いたモジュールおよびその製造方法に関する。
【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(中空糸膜)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。
【0003】
中空糸には合成繊維によるカバーリングやクリンプ付与がなされている。これは、中空糸膜同士が密着し、膜近傍の濃度境界膜が発生し、総合的な物質移動速度低下を発生し性能が低下してしまうのを防ぐためである。従来、糸条にクリンプを与える方法としては、ギヤ方式とよばれ、噛み合い歯を持ち、連続的に回転する2つのギア間に糸を押込み、同時にまたは引続き熱処理してクリンプを固定する方法(特開平09−021024号公報)が知られているが、この方法は糸条に挫屈を与えてクリンプを発現させるものであり、特に、膜厚が低く糸強力の低い中空糸膜の場合、糸条が屈曲あるいは押圧されることにより、糸潰れや扁平が発生し、物自体の機能を失ってしまうという問題があった。このような欠点を解消するものとして、常温にて適度な延伸を与えることにより、扁平、異形糸の少ないクリンプ糸を得る方法(特開2002−66274号公報)が提案されているが、大きな振幅を得るためにはより強い延伸を必要とするため、扁平、異形がおきやすくなり、十分なクリンプ形状が得られないという問題があった。一方、加熱してクリンプを付与する方法として、ボビンその他に巻き取った後に、50℃以上の温度で熱処理を施してクリンプを固定化するもの(特公平4−42022号公報、特開平8−010322号公報)等が提案されているが、中空糸を走行させながらクリンプを固定化することはできない。連続糸条を一定間隔をおいて走行する多数の糸ガイドの間を蛇行させながら搬送し、熱処理して熱固定する方法として特開平6−212520公報および特公平7−78293公報に示されるクリンプ付与装置およびクリンプ線状体の製造方法が提案されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平09−021024号公報
【0005】
【特許文献2】
特開2002−66274号公報
【0006】
【特許文献3】
特公平4−42022号公報
【0007】
【特許文献4】
特開平8−10322号公報
【0008】
【特許文献5】
特開平6−212520号公報
【0009】
【特許文献6】
特公平7−78293号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法では、一対のクリンプロールまたはギア、タイミングベルト間のクリアランスが、これらと駆動装置間のガタやタイミングベルト走行時の振動により、必ずしも一定に保たれることは保証出来ず、クリアランスが糸条より小さくなったとき、扁平や潰れあるいは損傷、糸切れなどが起きやすくなる。また、これらにおいては、中空糸の破断強力、クリンプ付与時の延伸について、一切記載がなく、特に破断強力の弱い中空糸の扁平や潰れを抑制する方法は、これまで見出されていなかった。
【0011】
本発明の目的は、破断強力の低い中空糸膜において、中空糸膜の損傷や糸切れ、潰れ扁平を発生させない、工程安定性に優れたクリンプ付与方法を用いた中空糸膜内蔵モジュールの製造方法を提供すること、および、その方法により得られた中空糸膜内蔵モジュールを提供することにある。
【0012】
【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)単糸の破断強力が25g以下であり、かつ、振幅2.0mm以上のクリンプが固定化された中空糸膜を内蔵したモジュールであって、該中空糸膜における変形中空糸の割合が0.05%以下であることを特徴とする中空糸膜モジュール。
【0013】
(2)クリンプの波長が10mm以上であることを特徴とする(1)に記載の中空糸膜モジュール。
【0014】
(3)60℃以上中空糸膜素材のガラス転移温度以下の温度で、中空糸膜の円周上の一部に断続的に降伏伸度の2倍以下の延伸を与えることによりクリンプを固定化した(1)または(2)に記載の中空糸膜モジュール。
【0015】
(4)該中空糸膜がポリスルホンとポリビニルピロリドンからなることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【0016】
(5)人工腎臓用であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【0017】
(6)単糸の破断強力が25g以下の中空糸膜に、60℃以上、中空糸膜素材のガラス転移温度以下の温度で、中空糸膜の円周上の一部に断続的に降伏伸度の2倍以下の延伸を与えることにより、振幅が2.0mm以上、波長10mm以上のクリンプを付与した後、モジュールに内蔵することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【0018】
(7)該中空糸膜がポリスルホンとポリビニルピロリドンからなることを特徴とする(6)に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【0019】
(8)該中空糸膜が人工腎臓用であることを特徴とする(6)または(7)に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明は、単糸の破断強力が25g以下という強力の低い中空糸において好適なクリンプを付与するものである。
【0021】
本発明でいうクリンプとは直線に対する波形形状を言う。
【0022】
本発明の中空糸膜は、2.0mm以上の振幅を有することが、モジュール化後の十分なモジュール内液流れを確保するという点で好ましい。一方で、膜性能の保持、中空糸充填率確保の点から、5.0mm以下であることが好ましい。
【0023】
また、波長は、10mm以上であることが膜性能保持、中空糸充填率確保の点で好ましく、さらには、20mm以上であることが好ましい。一方、十分なモジュール内液流れを確保するという点で、50mm以下であることが好ましい。
【0024】
振幅および波長は次のようにして決める。すなわちクリンプの波長は図1に示す山の頂点から次の山の頂点までの長さを表し、振幅は山の頂点の凸側から谷の底部の凹側までの長さを表す。振幅および波長の測定方法は、中空糸膜の組み込まれたモジュールのモジュールケースを超音波カッターなどで、切断し、内部の中空糸膜を出来る限り張力を加えない方法でとりだす。そのなかから、8本の中空糸をランダムに選び出して、各糸の任意の箇所における振幅と波長を測定し、8本の糸の平均値をそのモジュールに内蔵された中空糸の振幅、波長とする。
【0025】
本発明においては、変形中空糸の割合が0.05%以下であることが必要である。ここで、変形中空糸とは、扁平糸、潰れ糸、異形糸をあわせたものを指し、扁平とは中空糸断面内径の長径と短径の比が1/2以下のものを言い、潰れとは長径と短径の比が1/5以下の扁平の極端なものあるいは実質的に潰れたもの、また異形とは長径と短径の比が不明確な非円形、非長円形のものである。
【0026】
本発明の提供する中空糸膜の製造方法は、通常二重環式口金を用いて紡糸された中空糸状のポリマー流体が、流下過程で多孔質を形成し、凝固浴中で固化し、洗浄浴にて芯側流体を洗浄し、乾燥、クリンプ付与後巻き取る方法である。
【0027】
本発明においては、一対のクリンパロール間を中空糸膜を通過させることにより、中空糸膜にクリンプを与える。
【0028】
中空糸膜にクリンプを与える際、クリンプを与える直前に糸条を加熱した後、クリンパロールを通過させ、クリンプ形状を付与し、その後室温に冷却してクリンプを固定化する。
【0029】
糸条の加熱は、中空糸膜を熱により変形しやすくする目的で、クリンパロールを通過させる直前および通過中に行うことが好ましい。加熱するときの温度は中空糸膜素材により異なるが、低すぎると十分なクリンプ形状を付与することができず、膜のガラス転移点以上に加熱すると、膜素材自体の変質が起こり、膜性能が低下するので好ましくない。従って、通常60℃以上、ガラス転移点以下の範囲にするのが好ましい。例えばポリスルホンとポリビニルピロリドン2成分からなる中空糸膜の場合は60℃〜120℃、更に好ましくは70℃〜110℃である。また、温度によってクリンプの振幅が変化するため、一定の温度にコントロールすることが好ましい。加熱時間は糸条の温度が十分昇温できる程度の時間が必要であるが、長すぎると熱分解が起こることが懸念される。
【0030】
クリンパロールとは、凸部または円柱体を図2に示すように、支持体の星形の板に、一定の間隔をおいて円状に配置させたものである。ここで、クリンパロールの凸部または円柱体の半径は、中空糸膜が凸部または円柱に沿って押しつけられた時にその接触する側とは反対側が降伏伸度を超える変形を与えるのに十分なほど小さいことが望ましいが、必要以上に小さい場合は、押しつけ部分において、扁平や異形、潰れが発生しやすくなるため、降伏伸度以上、降伏伸度の2倍以下の変形を与える径であることが望ましい。これを式で表すならば、中空糸膜が接触する、クリンパロールの凸部または円柱体の曲率半径をR1、これに中空糸外径を加えた長さをR2、中空糸の降伏伸度をS(%)とした場合に、S≦(R2/R1−1)×100≦2Sの関係である。本発明では、クリンプ付与時の加熱により、降伏伸度の2倍を超える延伸を与えなくとも、モジュール化したときの透析液等の液流れを確保するに十分な振幅を付与できる。ここで、本発明における降伏伸度は、特開2002−66274号公報に示されるように、糸引っ張り試験における伸度と強力の関係(S−Sカーブ)から決定する。
【0031】
S−Sカーブが図3のように極大点を持たない場合は、初期勾配を延長させた補助線を設ける。二つの補助線が交叉した点を降伏点と定義し、その点における強力を降伏強力、伸度を降伏伸度とする。また、図4のように、極大点を持つ場合は、初期勾配を延長させた補助線と、極大点における傾きゼロの補助線が交わる点を降伏点と定義し、その点における強力を降伏強力、伸度を降伏伸度とする。
【0032】
また、本発明においては、降伏伸度の2倍以下の延伸を与える際、中空糸膜の円周上の一部に断続的に延伸を与えることが、好ましい。ここで、断続的とは、連続した洗浄物がとぎれることなく流れているような状態をいう。
【0033】
本発明のクリンプ付与方法では、一対のクリンパロール間の最接近時の最短距離がロール運転時に一定であることが好ましい。これによって、たとえばクリンパロールと駆動部分間のガタによる扁平糸、異形糸、潰れ糸の発生が抑えられる。クリンパロール間の最接近時の最短距離を一定にする手段として、一方のクリンパロールの軸方向において、糸が通過しない部分、すなわちロールの両端あるいは片側の端の周に、クリンパロール間の最接近時の最短距離の厚みでテープを巻く、あるいは、クリンパロールの両端あるいは片側の端のみ、最接近時の最短距離を0にして、糸が通過しない部分においてロール同士が完全に接触するようなロール形状にすることなどが挙げられる。テープを巻く場合、その材質は特に限定するものではないが、熱や機械的な圧力による変形が小さいものが好ましい。変形が大きいと、巻厚みが変化するため、運転中にロールの回転障害や、ローラー間の隙間が発生し、ロール間最短距離の安定化が実現できない。このため、アルミニウムなどの金属テープが好ましく用いられる。
【0034】
クリンパロール間の最接近時の最短距離は基本的には中空糸膜の外径以上であればよいが、複数本を束にしてクリンプ付与する場合は、糸同士が重なりあうため、最短距離はそれに応じて適宜広げることが好ましい。
【0035】
本発明が適用される中空糸膜とは、中空糸状の多孔質膜で、スポンジのようなものである。液体透過用、血液透析、血液濾過等に好適に使用されるものであり、内径は100〜1000ミクロン、膜厚は10〜60ミクロン、直径は0.1〜0.5mmであるものが好ましい。
【0036】
また、中空糸膜の膜素材としては、疎水性高分子からなる膜素材あるいは、疎水性高分子と親水性高分子のブレンド膜が挙げられる。疎水性高分子としては、セルロース、セルロースアセテート、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどがあるが、なかでもポリスルホンが好適に用いられる。親水性高分子としてはポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、デキストランあるいはその誘導体、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸があるが、なかでもポリビニルピロリドンが好適に用いられる。膜素材はこれら疎水性高分子を単独で用いても複数の疎水性高分子をブレンドして用いても良い。また、疎水性高分子と親水性高分子をブレンドして用いても良いが、ポリスルホンとポリビニルピロリドンのブレンド膜が製膜性、および膜性能の面から好適に用いられる。
【0037】
本発明の中空糸膜を内臓したモジュールは、人工腎臓、精密濾過、限界濾過、逆浸透、気体分離、窒素富化、酸素富化、血液浄化等として好適に用いられる。
【0038】
【実施例】
以下に実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの範囲に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
ポリスルホン(テイジンアモコ社製”ユーデル”P−3500)16部、ポリビニルピロリドン(BASF社製K30)4部、ポリビニルピロリドン(BASF社製K90)2部をジメチルアセトアミド77部、水1部に加え、90℃で14時間加熱溶解した。この製膜原液を外径0.3mm、内径0.2mmのオリフィス型二重円筒型口金より吐出し芯液としてジメチルアセトアミド64部、水36部からなる溶液を吐出させ、乾式長350mmを通過した後、ジメチルアセトアミド20重量%水80重量%からなる溶液を充填した凝固浴、水を充填した水洗浴、乾燥処理装置を通過させた。次いで、図2に示すクリンパロールを用いてクリンプを付与した。図2において、1は円柱体、2は厚み3mmのテープを示す。具体的には、直径8mmの円柱体が環状に8本取り付けられたクリンパロールを一対用い、糸条の左右蛇行の巾が14.9mmになるように設定されたクリンパ付与装置を雰囲気温度80℃で通過させてクリンプ付与し、巻き取り機で巻取ることにより、9900本の中空糸膜糸束を得た。運転中、糸切れなどのトラブルは全く起こらなかった。得られた中空糸膜糸束を所定の長さにカットした後モジュールケースに入れ、ポリウレタン樹脂で中空糸膜糸束の両端を固定し、該ポリウレタン樹脂端部を切断し、中空糸膜モジュールを得た。中空糸膜の内径は192ミクロン、外径は275ミクロンであった。また、中空糸膜の破断強力を測定したところ、20gで、降伏伸度は6.3%であった。クリンパロールの円柱体の径から計算される中空糸膜の円柱体に当たる側と反対側の最外部の延伸は、6.9%であった。中空糸膜モジュールから取り出した中空糸膜の無緊張状態でのクリンプ形状を測定したところ、振幅が2.3mm、波長が32mmであった。このモジュール断面における変形中空糸の数を測定したすべく、任意に8本の中空糸膜を抽出し、顕微鏡で200倍に拡大して膜断面を観察したところ、変形中空糸は0であった。
【0039】
なお、200倍に拡大し9900本のすべてについて中空糸膜断面を観察したが、変形中空糸は0であった。
【0040】
(比較例1)
クリンプ付与装置の雰囲気温度を室温にする以外は実施例1と同様にして中空糸膜糸束を得た。運転中、糸切れなどのトラブルは全く起こらなかった。得られた中空糸膜糸束を実施例1と同様にして、中空糸膜モジュールを得た。中空糸膜の空孔率、内径、外径、破断強力、降伏伸度は実施例1と同じであった。巻き取った中空糸膜糸束から取り出した中空糸膜の無緊張状態でのクリンプ形状を測定したところ、振幅が1.6mm、波長が32mmであった。このモジュール断面における変形中空糸の数を測定したところ、9900本の中空糸に対して0であった。
【0041】
【発明の効果】
連続的に供給される多数本の人工腎臓用中空糸膜に同時にクリンプ付与する場合、中空糸膜の損傷や糸切れ、変形中空糸膜を発生させない、工程安定性に優れたクリンプ付与方法を用いた中空糸膜モジュールの製造方法、および、中空糸膜モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における中空糸膜に付与されたクリンプの波長と振幅を示す図である。
【図2】本発明のクリンパロールの一態様例を示す図である。
【図3】糸引っ張り試験において、伸度と強力の関係を示すS−Sカーブで、極大点を持たない場合の降伏点の決定方法を示す図である。
【図4】S−Sカーブが極大点を持つ場合の降伏点の決定方法を示す図である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a module incorporating a crimped hollow fiber membrane and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a module using a hollow fiber membrane continuously crimped on-line and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hollow fibers made of polymers have been developed and used for various purposes and applications. In particular, hollow fiber polymer membranes (hollow fiber membranes) are microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, reverse osmosis membranes, gas separation membranes, nitrogen-enriched membranes, oxygen-enriched membranes, blood purification membranes, artificial kidneys, artificial lungs, etc. Has been put to practical use in various applications.
[0003]
Hollow fibers are covered or crimped with synthetic fibers. This is to prevent the hollow fiber membranes from closely adhering to each other and forming a concentration boundary film near the membrane, which causes a reduction in the overall mass transfer rate and a decrease in performance. Conventionally, as a method of applying crimp to a yarn, a method called a gear method, in which the yarn is pushed between two continuously rotating gears having meshing teeth and simultaneously or continuously heat treated to fix the crimp (particularly, Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-021024) is known, but this method is to impart crimp to the yarn by causing the yarn to crimp. Particularly, in the case of a hollow fiber membrane having a small film thickness and a low yarn strength, the yarn is preferably used. When the strip is bent or pressed, the thread is crushed or flattened, and there is a problem that the function of the object itself is lost. In order to solve such a drawback, a method has been proposed in which a crimped yarn having few flat and irregularly shaped yarns is obtained by giving appropriate stretching at normal temperature (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-66274). In order to obtain a high strength, it is necessary to perform stronger stretching, so that flattening and irregular shapes are likely to occur, and there is a problem that a sufficient crimp shape cannot be obtained. On the other hand, as a method of imparting crimp by heating, a method of winding the material around a bobbin or the like and then performing a heat treatment at a temperature of 50 ° C. or more to fix the crimp (Japanese Patent Publication No. 4-42222, JP-A-8-010322) However, the crimp cannot be fixed while the hollow fiber is running. A crimping method disclosed in JP-A-6-212520 and JP-B-7-78293 is known as a method in which a continuous yarn is conveyed in a meandering manner between a large number of yarn guides running at regular intervals, and is heat-set by heat treatment. An apparatus and a method for producing a crimped linear body have been proposed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-09-021024
[Patent Document 2]
JP-A-2002-66274
[Patent Document 3]
Japanese Patent Publication No. 4-42022 [0007]
[Patent Document 4]
JP-A-8-10322
[Patent Document 5]
JP-A-6-212520
[Patent Document 6]
Japanese Patent Publication No. 7-78293
[Problems to be solved by the invention]
However, in these methods, it is not possible to guarantee that the clearance between the pair of crimp rolls or gears and the timing belt is always kept constant due to backlash between the pair and the driving device or vibration during the timing belt travel. When the size is smaller than the yarn, flattening, crushing or damage, yarn breakage, and the like are likely to occur. Further, in these documents, there is no description about the breaking strength of the hollow fiber and the stretching at the time of applying the crimp, and a method for suppressing flatness and crushing of the hollow fiber having particularly weak breaking strength has not been found so far.
[0011]
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a hollow fiber membrane built-in module using a crimping method excellent in process stability, which does not cause damage, breakage, or flattening of the hollow fiber membrane in a hollow fiber membrane having low breaking strength. And a hollow fiber membrane built-in module obtained by the method.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration. That is,
(1) A module incorporating a hollow fiber membrane having a breaking strength of a single yarn of 25 g or less and having a crimp having an amplitude of 2.0 mm or more immobilized therein, wherein the ratio of the deformed hollow fiber in the hollow fiber membrane is A hollow fiber membrane module having a content of 0.05% or less.
[0013]
(2) The hollow fiber membrane module according to (1), wherein the crimp wavelength is 10 mm or more.
[0014]
(3) The crimp is fixed by intermittently applying a stretch of not more than twice the yield elongation to a part of the circumference of the hollow fiber membrane at a temperature not lower than 60 ° C. and not higher than the glass transition temperature of the hollow fiber membrane material. The hollow fiber membrane module according to (1) or (2).
[0015]
(4) The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (3), wherein the hollow fiber membrane comprises polysulfone and polyvinylpyrrolidone.
[0016]
(5) The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (4), which is used for an artificial kidney.
[0017]
(6) Yield and elongation intermittently on a part of the circumference of the hollow fiber membrane at a temperature of 60 ° C. or higher and the glass transition temperature of the hollow fiber membrane material at a temperature of 60 ° C. or higher and a hollow fiber membrane having a breaking strength of 25 g or less. A method for producing a hollow fiber membrane module, wherein a crimp having an amplitude of 2.0 mm or more and a wavelength of 10 mm or more is imparted by giving a stretching of twice or less the degree and then incorporated in the module.
[0018]
(7) The method for producing a hollow fiber membrane module according to (6), wherein the hollow fiber membrane comprises polysulfone and polyvinylpyrrolidone.
[0019]
(8) The method for producing a hollow fiber membrane module according to (6) or (7), wherein the hollow fiber membrane is for an artificial kidney.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention provides a suitable crimp for a hollow fiber having a low breaking strength of a single yarn of 25 g or less.
[0021]
The crimp in the present invention refers to a waveform shape with respect to a straight line.
[0022]
The hollow fiber membrane of the present invention preferably has an amplitude of 2.0 mm or more from the viewpoint of ensuring a sufficient liquid flow in the module after modularization. On the other hand, it is preferably 5.0 mm or less from the viewpoint of maintaining the membrane performance and ensuring the hollow fiber filling rate.
[0023]
Further, the wavelength is preferably 10 mm or more from the viewpoint of maintaining the membrane performance and securing the hollow fiber filling rate, and more preferably 20 mm or more. On the other hand, it is preferably 50 mm or less from the viewpoint of ensuring a sufficient liquid flow in the module.
[0024]
The amplitude and wavelength are determined as follows. That is, the wavelength of the crimp represents the length from the peak of the peak shown in FIG. 1 to the peak of the next peak, and the amplitude represents the length from the convex side of the peak to the concave side of the bottom of the valley. The method of measuring the amplitude and the wavelength is such that the module case of the module in which the hollow fiber membrane is incorporated is cut with an ultrasonic cutter or the like, and the internal hollow fiber membrane is taken out by applying as little tension as possible. From among them, eight hollow fibers are randomly selected, the amplitude and wavelength of each yarn at an arbitrary position are measured, and the average value of the eight yarns is compared with the amplitude, wavelength and the hollow fiber incorporated in the module. I do.
[0025]
In the present invention, the proportion of the deformed hollow fiber needs to be 0.05% or less. Here, the deformed hollow fiber refers to a combination of a flat yarn, a crushed yarn, and a deformed yarn, and the flat refers to a material having a ratio of the major axis to the minor axis of the hollow fiber cross-sectional diameter of 1/2 or less. Is an extremely flat or substantially crushed one having a ratio of major axis to minor axis of 1/5 or less, and a variant is a non-circular or non-elliptical one whose ratio of major axis to minor axis is unclear. .
[0026]
The method for producing a hollow fiber membrane provided by the present invention is a method in which a hollow fiber-shaped polymer fluid usually spun using a double-ring type die forms a porous material in a falling process, solidifies in a coagulation bath, and a washing bath. This is a method in which the core side fluid is washed, dried, crimped and then wound up.
[0027]
In the present invention, the hollow fiber membrane is crimped by passing the hollow fiber membrane between a pair of crimper rolls.
[0028]
When crimping the hollow fiber membrane, the filament is heated immediately before crimping, then passed through a crimper roll to give a crimp shape, and then cooled to room temperature to fix the crimp.
[0029]
The heating of the yarn is preferably performed immediately before and during passage of the crimper roll for the purpose of easily deforming the hollow fiber membrane by heat. The heating temperature varies depending on the hollow fiber membrane material, but if it is too low, it is not possible to impart a sufficient crimp shape, and if the film is heated above the glass transition point of the membrane, the membrane material itself will deteriorate and the membrane performance will deteriorate. It is not preferable because it lowers. Therefore, it is preferable that the temperature is usually in the range of 60 ° C. or higher and the glass transition point or lower. For example, in the case of a hollow fiber membrane composed of two components of polysulfone and polyvinylpyrrolidone, the temperature is 60 ° C to 120 ° C, more preferably 70 ° C to 110 ° C. Also, since the amplitude of the crimp changes depending on the temperature, it is preferable to control the temperature to a constant value. The heating time must be long enough to raise the temperature of the yarn sufficiently, but if it is too long, thermal decomposition may occur.
[0030]
As shown in FIG. 2, crimper rolls are formed by arranging convex portions or cylindrical bodies on a star-shaped plate of a support in a circular manner at regular intervals. Here, the radius of the convex portion or the cylindrical body of the crimper roll is sufficient to give a deformation exceeding the yield elongation on the side opposite to the side where the hollow fiber membrane is pressed when pressed along the convex portion or the cylinder. It is desirable to have a diameter that gives a deformation of not less than the yield elongation and not more than twice the yield elongation, because flattening, deforming, and crushing are likely to occur in the pressed part if it is smaller than necessary. Is desirable. If this is expressed by the formula, the radius of curvature of the convex portion or the cylindrical body of the crimper roll with which the hollow fiber membrane comes into contact is R1, the length obtained by adding the outer diameter of the hollow fiber to this is R2, and the yield elongation of the hollow fiber is If S (%), the relationship is S ≦ (R2 / R1-1) × 100 ≦ 2S. In the present invention, by heating at the time of crimping, it is possible to impart a sufficient amplitude for securing a flow of a dialysate or the like when modularized without giving a stretching exceeding twice the yield elongation. Here, the yield elongation in the present invention is determined from the relationship between elongation and strength (SS curve) in a yarn tensile test, as shown in JP-A-2002-66274.
[0031]
If the SS curve does not have a maximum point as shown in FIG. 3, an auxiliary line having an extended initial gradient is provided. The point at which the two auxiliary lines intersect is defined as the yield point, the strength at that point is defined as the yield strength, and the elongation is defined as the yield elongation. In addition, as shown in FIG. 4, when there is a local maximum point, a point at which the auxiliary line extending the initial gradient and the auxiliary line with a zero slope at the local maximum point intersect is defined as a yield point, and the strength at that point is defined as the yield strength. The elongation is defined as the yield elongation.
[0032]
In addition, in the present invention, it is preferable to provide intermittent stretching on a part of the circumference of the hollow fiber membrane when the stretching is performed at twice or less the yield elongation. Here, “intermittently” means a state in which a continuous cleaning object flows without interruption.
[0033]
In the crimping method of the present invention, it is preferable that the shortest distance between the pair of crimper rolls at the time of closest approach is constant during roll operation. Thereby, for example, the generation of flat yarns, deformed yarns, and crushed yarns due to backlash between the crimper roll and the driving portion is suppressed. As a means for keeping the shortest distance between the crimper rolls at the time of closest approach, in the axial direction of one crimper roll, the portion where the thread does not pass, that is, the circumference of both ends or one end of the roll, the closest approach between the crimper rolls Wrap the tape with the shortest distance thickness at the time, or set the shortest distance at the time of closest approach to 0 at both ends or only one end of the crimper roll, and make the rolls completely contact each other at the part where the yarn does not pass And the like. When the tape is wound, the material is not particularly limited, but it is preferable that the material is small in deformation due to heat or mechanical pressure. If the deformation is large, the winding thickness changes, so that the rotation of the rolls and the gap between the rollers occur during operation, and the shortest distance between the rolls cannot be stabilized. For this reason, a metal tape such as aluminum is preferably used.
[0034]
The shortest distance between the crimper rolls at the time of the closest approach may be basically equal to or longer than the outer diameter of the hollow fiber membrane.However, when crimping is performed by bundling a plurality of fibers, the shortest distance is set because the yarns overlap each other. It is preferable to appropriately widen it accordingly.
[0035]
The hollow fiber membrane to which the present invention is applied is a hollow fiber-shaped porous membrane, such as a sponge. It is suitably used for liquid permeation, hemodialysis, hemofiltration and the like, and preferably has an inner diameter of 100 to 1000 microns, a film thickness of 10 to 60 microns, and a diameter of 0.1 to 0.5 mm.
[0036]
Examples of the membrane material for the hollow fiber membrane include a membrane material made of a hydrophobic polymer and a blend membrane of a hydrophobic polymer and a hydrophilic polymer. Examples of the hydrophobic polymer include cellulose, cellulose acetate, polyacrylonitrile, polysulfone, and polyethersulfone. Among them, polysulfone is preferably used. Examples of the hydrophilic polymer include polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine, dextran or a derivative thereof, polyacrylic acid, and polymethacrylic acid. Among them, polyvinylpyrrolidone is preferably used. These hydrophobic polymers may be used alone or as a blend of a plurality of hydrophobic polymers. Further, a blend of a hydrophobic polymer and a hydrophilic polymer may be used, but a blend film of polysulfone and polyvinylpyrrolidone is suitably used from the viewpoint of film forming properties and membrane performance.
[0037]
The module incorporating the hollow fiber membrane of the present invention is suitably used as an artificial kidney, microfiltration, ultrafiltration, reverse osmosis, gas separation, nitrogen enrichment, oxygen enrichment, blood purification and the like.
[0038]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these ranges.
(Example 1)
16 parts of polysulfone (“Udel” P-3500, manufactured by Teijin Amoko), 4 parts of polyvinylpyrrolidone (K30, manufactured by BASF) and 2 parts of polyvinylpyrrolidone (K90, manufactured by BASF) were added to 77 parts of dimethylacetamide and 1 part of water. The mixture was heated and melted at 14 ° C. for 14 hours. This film forming stock solution was discharged from an orifice-type double cylindrical die having an outer diameter of 0.3 mm and an inner diameter of 0.2 mm, and a solution composed of 64 parts of dimethylacetamide and 36 parts of water was discharged as a core liquid, and passed through a dry length of 350 mm. Thereafter, the mixture was passed through a coagulation bath filled with a solution composed of 20% by weight of dimethylacetamide and 80% by weight of water, a washing bath filled with water, and a drying apparatus. Next, crimp was applied using the crimperol shown in FIG. In FIG. 2, 1 indicates a cylindrical body, and 2 indicates a tape having a thickness of 3 mm. Specifically, a pair of crimper rolls having eight circular cylinders each having a diameter of 8 mm attached to each other, and a crimper applying device set so that the width of the right and left meanders of the yarn is 14.9 mm is used. , And crimped, and wound by a winder to obtain 9,900 hollow fiber membrane yarn bundles. During the operation, no trouble such as thread breakage occurred. After cutting the obtained hollow fiber membrane yarn bundle to a predetermined length, the hollow fiber membrane module is put into a module case, and both ends of the hollow fiber membrane yarn bundle are fixed with a polyurethane resin, and the polyurethane resin ends are cut off to obtain a hollow fiber membrane module. Obtained. The inner diameter of the hollow fiber membrane was 192 microns, and the outer diameter was 275 microns. When the breaking strength of the hollow fiber membrane was measured, the yield was 20 g and the yield elongation was 6.3%. The outermost stretching of the hollow fiber membrane on the side opposite to the side corresponding to the cylinder, calculated from the diameter of the cylinder of crimper roll, was 6.9%. When the crimped shape of the hollow fiber membrane taken out of the hollow fiber membrane module in a tensionless state was measured, the amplitude was 2.3 mm and the wavelength was 32 mm. In order to measure the number of deformed hollow fibers in this module cross section, eight hollow fiber membranes were arbitrarily extracted, and the membrane cross section was observed at a magnification of 200 times with a microscope. .
[0039]
In addition, the cross section of the hollow fiber membrane was observed for all 9,900 pieces after magnifying 200 times, and the number of deformed hollow fibers was 0.
[0040]
(Comparative Example 1)
A hollow fiber membrane yarn bundle was obtained in the same manner as in Example 1 except that the atmospheric temperature of the crimping device was set to room temperature. During the operation, no trouble such as thread breakage occurred. A hollow fiber membrane module was obtained from the obtained hollow fiber membrane yarn bundle in the same manner as in Example 1. The porosity, inner diameter, outer diameter, breaking strength, and yield elongation of the hollow fiber membrane were the same as in Example 1. The crimped shape of the hollow fiber membrane taken out of the wound bundle of hollow fiber membranes in a tensionless state was measured. The amplitude was 1.6 mm and the wavelength was 32 mm. When the number of deformed hollow fibers in this module cross section was measured, it was 0 for 9,900 hollow fibers.
[0041]
【The invention's effect】
When simultaneously crimping a large number of hollow fiber membranes for artificial kidneys supplied continuously, use a crimping method with excellent process stability that does not cause damage, breakage, or deformation of hollow fiber membranes. It is possible to provide a method of manufacturing a hollow fiber membrane module and a hollow fiber membrane module.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a wavelength and an amplitude of a crimp provided to a hollow fiber membrane in the present invention.
FIG. 2 is a view showing an embodiment of crimperol of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a method of determining a yield point when there is no local maximum point in an SS curve showing the relationship between elongation and strength in a yarn pulling test.
FIG. 4 is a diagram showing a method for determining a yield point when the SS curve has a maximum point.

Claims (8)

単糸の破断強力が25g以下であり、かつ、振幅2.0mm以上のクリンプが固定化された中空糸膜を内蔵したモジュールであって、該中空糸膜における変形中空糸の割合が0.05%以下であることを特徴とする中空糸膜モジュール。A module having a built-in hollow fiber membrane in which the breaking strength of a single yarn is 25 g or less and a crimp having an amplitude of 2.0 mm or more is fixed, wherein the ratio of the deformed hollow fiber in the hollow fiber membrane is 0.05%. % Or less. クリンプの波長が10mm以上であることを特徴とする請求項1に記載の中空糸膜モジュール。The hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the crimp has a wavelength of 10 mm or more. 60℃以上、該中空糸膜のガラス転移温度以下の温度で、中空糸膜の円周上の一部に断続的に降伏伸度の2倍以下の延伸を与えることによりクリンプを固定化した請求項1または2に記載の中空糸膜モジュール。Claims wherein the crimp is immobilized by intermittently giving a stretch of not more than twice the yield elongation to a part of the circumference of the hollow fiber membrane at a temperature of 60 ° C or higher and a glass transition temperature of the hollow fiber membrane or lower. Item 3. The hollow fiber membrane module according to item 1 or 2. 該中空糸膜がポリスルホンとポリビニルピロリドンからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 3, wherein the hollow fiber membrane comprises polysulfone and polyvinylpyrrolidone. 該中空糸膜モジュールが人工腎臓用であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 4, wherein the hollow fiber membrane module is for an artificial kidney. 単糸の破断強力が25g以下の中空糸膜に、60℃以上、中空糸膜のガラス転移温度以下の温度で、中空糸膜の円周上の一部に断続的に降伏伸度の2倍以下の延伸を与えることにより、振幅が2.0mm以上、波長10mm以上のクリンプを付与した後、モジュールに内蔵することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。In a hollow fiber membrane having a breaking strength of a single yarn of 25 g or less, at a temperature of 60 ° C. or more and a glass transition temperature of the hollow fiber membrane, a part of the circumference of the hollow fiber membrane is intermittently twice the yield elongation. A method for producing a hollow fiber membrane module, comprising applying a crimp having an amplitude of 2.0 mm or more and a wavelength of 10 mm or more by applying the following stretching, and then incorporating the crimp into the module. 該中空糸膜がポリスルホンとポリビニルピロリドンからなることを特徴とする請求項6に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。The method for producing a hollow fiber membrane module according to claim 6, wherein the hollow fiber membrane comprises polysulfone and polyvinylpyrrolidone. 人工腎臓用であることを特徴とする請求項6または7に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。The method for producing a hollow fiber membrane module according to claim 6, which is for an artificial kidney.
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JP2008190081A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Toyobo Co Ltd Method for producing hollow fiber membrane
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