JP2004305953A - 中空糸膜の製造法 - Google Patents
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Abstract
【課題】紡糸速度を高くしても十分な機械的特性、すなわち、高い破断強度と破断伸度を有する中空糸膜の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】チューブインオリフィス型紡糸口金の内管より内部凝固液を、外管より紡糸原液を同時に吐出させて紡糸する中空糸膜の製造方法において、紡糸原液を吐出させる紡糸口金の外管の吐出面から内管の吐出面が０．３〜２０ｍｍ突出した紡糸口金を用い、０．９５〜１．３のドラフト率で紡糸することを特徴とする中空糸膜の製造方法である。
【解決手段】チューブインオリフィス型紡糸口金の内管より内部凝固液を、外管より紡糸原液を同時に吐出させて紡糸する中空糸膜の製造方法において、紡糸原液を吐出させる紡糸口金の外管の吐出面から内管の吐出面が０．３〜２０ｍｍ突出した紡糸口金を用い、０．９５〜１．３のドラフト率で紡糸することを特徴とする中空糸膜の製造方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紡糸速度を高くしても十分な機械的特性、すなわち、高い破断強度と破断伸度を有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】
チューブインオリフィス型紡糸口金の内管より内部凝固液を、外管より紡糸原液を同時に吐出させて紡糸する中空糸の製造方法はよく知られた方法であり、従来、この方法を用いた中空糸膜の製造方法が提案されてきている。
例えば、血液浄化用のポリスルホン系中空糸膜の製造方法は、特許文献１〜３等に記載されている。また、血液浄化用のポリアクリロニトリル系中空糸膜の製造方法は、特許文献４に記載されている。しかしながら、これらの製造方法では紡糸速度を上げていくと、その紡糸される中空糸膜の機械的特性が劣化する、すなわち、破断強度および破断伸度が低下し、中空糸膜が切れやすくなるという問題点があった。このため、あまり高くない紡糸速度で、生産性を犠牲にして、血液浄化用の中空糸膜が製造されている。
【０００３】
また、中空糸膜の安定紡糸を課題として、外管の吐出面から突出した内管を有するチューブインオリフィス型紡糸口金を用いた中空糸膜の製造方法は、特許文献５および６に開示されているが、中空糸膜の機械的特性については触れられていない。これら文献の記載によると、中空糸膜の製造工程において１５０〜８００％のような高い倍率の延伸が行われている。その結果、膜構造の破壊が生じており、中空糸膜の機械的特性が優れたものとは考えられない。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−１０４９４０号公報
【特許文献２】
特開昭６１−９３８０１号公報
【特許文献３】
特開平６−１６５９２６号公報
【特許文献４】
特開平２−２７３５２２号
【特許文献５】
特開昭５５−１２８１５号公報
【特許文献６】
特開昭５７−６６１１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消し、紡糸速度を高くしても十分な機械的特性、すなわち、高い破断強度と破断伸度を有する中空糸膜の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような問題点を解決するために、種々の紡糸制御因子について鋭意検討した結果、バラス効果により紡口直下で紡糸原液が膨らんでおり、これが原因で、内部凝固液と接触して中空糸膜の内表面構造形成された後に、この内表面構造の破壊が延伸により生じており、このバラス効果の影響を少なくしてできるだけ内表面構造を破壊しないようにすることによって、十分な機械的特性を有する中空糸膜が得られることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、
（１）チューブインオリフィス型紡糸口金の内管より内部凝固液を、外管より紡糸原液を同時に吐出させて紡糸する中空糸膜の製造方法において、内管の吐出面が外管の吐出面から０．３〜２０ｍｍ突出した紡糸口金を用い、０．９５〜１．３のドラフト率で紡糸することを特徴とする膜の製造方法、
（２）巻き取り速度を３０ｍ／分以上で紡糸することを特徴とする上記（１）記載の中空糸膜の製造方法、
（３）紡糸口金の温度における紡糸原液の粘度が、１，０００〜３，５００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の中空糸膜の製造方法、
（４）（紡糸口金の紡糸原液吐出部の長さ）／（紡糸口金の紡糸原液吐出のスリット幅）の値が３〜２０であるチューブインオリフィス型紡糸口金を用いることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の中空糸膜の製造方法、及び（５）紡糸原液がポリスルホンとポリビニルピロリドンの高分子溶液であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の中空糸膜の製造方法、
に関するものである。
そして、本発明は特に血液浄化膜用の中空糸膜の製造に適するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
中空糸膜の紡糸は、紡糸口金外管の環状ノズルから紡糸原液を、紡糸口金内管のノズルから内部凝固液を、凝固浴中に同時に吐出させることにより、あるいは空中に同時に吐出させた後に凝固浴中に走行させることにより行われる。このような、紡糸原液が吐出される環状ノズルと内部凝固液が吐出される内管ノズルを有する二重管構造の紡糸口金は、図１に示される断面構造を有しており、チューブインオリフィス型紡糸口金あるいは鞘芯型複合紡糸口金と呼称されている。
【０００９】
紡糸原液が紡糸口金のノズルより吐出されたとき、吐出された紡糸原液が膨らんでその径がノズルの口径よりも大きくなる現象は、バラス効果あるいはダイ・スウエル効果と呼ばれ、繊維製造技術において知られている。チューブインオリフィス型紡糸口金を用いて紡糸した場合にも、環状ノズルから吐出された紡糸原液は、吐出直後に膨らんで、吐出された紡糸原液の直径が環状ノズルの外径よりも大きくなり、その後延伸されて所定の直径になる。環状に吐出された紡糸原液の厚みからいうと、吐出された紡糸原液の厚みは、環状ノズルのスリット幅よりも厚くなり、その後延伸されて所定の厚みになる。
【００１０】
紡糸原液が内部凝固液と接触して形成される中空糸膜の内表面構造の破壊は、紡糸原液と内部凝固液膜の接触後に、中空糸膜が延伸されることによって生じる。紡糸原液と内部凝固液が接触して内表面構造が形成された後に、上記のように、バラス効果による紡糸原液の膨らみを解消するために紡糸原液が延伸され、形成された内表面構造の破壊が起こる。この内表面構造の破壊により、中空糸膜の機械的特性が低下する。
【００１１】
このような問題を解決するために、本発明は、チューブインオリフィス型紡糸口金の内管を紡糸口金の外管の吐出面から突出させることにより、バラス効果による紡糸原液の膨らみが減少した後に、紡糸原液と内部凝固液の接触を生じさせ、バラス効果の影響を少なくするものである。これにより、形成される中空糸膜内表面の破壊が軽減され、中空糸膜の機械的特性が向上する。このため、本発明において用いられるチューブインオリフィス型紡糸口金において、紡糸原液を吐出させる紡糸口金の外管の吐出面から内管の吐出面が突出していることが必要である。内管の吐出面の突出が短すぎると、この効果が少なく、反対に長すぎると、内管壁と紡糸原液の摩擦力が大きくなりすぎ、紡糸の安定性が悪くなる。このため、本発明では、０．３〜２０ｍｍ突出していることが好ましく、０．５〜２０ｍｍ突出していることがより好ましい。
【００１２】
バラス効果が小さいほど、バラス効果による紡糸原液の膨らみを解消するための延伸が小さいので、本発明の目的には有利である。
紡糸原液の粘度は、バラス効果に影響する。紡糸原液の粘度が低くなるにつれてバラス効果が小さくなるが、曳糸性が低下する。従って、本発明では、紡糸口金の温度における紡糸原液の粘度が、１，０００〜３，５００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
【００１３】
また、チューブインオリフィス型紡糸口金の構造も、バラス効果に影響する。紡糸原液はチューブインオリフィス型紡糸口金の環状スリットから吐出されるが、（紡糸口金の紡糸原液吐出部の長さ）／（紡糸口金の紡糸原液吐出のスリット幅）、すなわちＬ／Ｄの値が大きいほど、バラス効果が小さくなる。Ｌ／Ｄは大きくなるほどバラス効果を抑制できるが、必要以上に大きくしても送液圧損が大きくなるため吐出できなくなる。このため、本発明では、Ｌ／Ｄの値が３〜２０であることが好ましく、５〜１５であることがより好ましい。
【００１４】
上述のように、本発明の課題解決には内表面構造の破壊を軽減することが重要であるが、内表面構造の破壊は、高いドラフト率での紡糸でも起きる。したがって、本発明では、ドラフト率が適切な範囲にあることが必要である。本発明で言うドラフト率とは、中空糸膜の巻き取り速度を原液吐出線速度で除した値であり、原液吐出線速度は紡糸原液の吐出液速度を環状スリットの断面積で除し算出される。ドラフト率が高すぎると、中空糸膜の延伸による中空糸膜内表面構造の破壊が大きくなり、中空糸膜の機械的特性の劣化が見られる。反対に、ドラフト率が低すぎると、中空糸膜製造時の走行する中空糸が弛んで、紡糸安定性が悪くなる。このため、本発明では、ドラフト率が、０．９５〜１．３であることが好ましく、０．９５〜１．１であることがより好ましい。
【００１５】
本発明に用いられる中空糸膜の素材ポリマーとしては、適切な溶媒に可溶性あり、適切な内部凝固液が選定される高分子材料であれば任意のものが用いられ、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。また、ポリスルホン−ポリビニルピロリドンのように、疎水性ポリマーと親水性ポリマーからなる混合系も挙げられる。特に、ポリスルホン−ポリビニルピロリドンは、血液浄化膜としての生体適合性が良好であり、好ましい。
【００１６】
本発明で用いられる紡糸原液は、中空糸膜素材ポリマーを公知の方法で適切な溶媒に溶解して調整される。紡糸原液の粘度は、用いるポリマーの分子量、溶剤の種類、ポリマーの濃度等によって変動するので、適宜条件が設定される。具体的には、素材ポリマーとしてポリスルホン−ポリビニルピロリドンを用いる場合、１３〜２０質量％のポリスルホン、２〜１５質量％のポリビニルピロリドンをジメチルアセトアミド溶媒に溶解した紡糸原液が用いられる。
【００１７】
本発明で用いられる内部凝固液は、紡糸原液を凝固させることができる液体であり、素材の高分子材料の貧溶媒を含む液体である。取扱いが容易なことから、貧溶媒としては水が好ましく、紡糸原液の溶剤として水溶性のものを採用し、この溶剤と水の混合液を内部凝固液として用いることが好ましい。内部凝固液中の溶剤濃度は、中空糸膜の透過性能に影響を与えるので、適宜設定される。具体的には、素材ポリマーとしてポリスルホン−ポリビニルピロリドンを用いる場合、内部凝固液として水または６０質量％以下のジメチルアセトアミド水溶液が用いられる。
【００１８】
また、本発明で用いられる凝固浴は、紡糸原液を凝固させることができる浴であり、素材の高分子材料の貧溶媒を含む浴が採用される。取扱いが容易なことから、貧溶媒としては水が好ましく、紡糸原液の溶剤として水溶性のものを採用して、この溶剤を含んだ水を凝固浴として用いることが好ましい。具体的には、素材ポリマーとしてポリスルホン−ポリビニルピロリドンを用いる場合、凝固浴として水または１０質量％以下のジメチルアセトアミド水溶液が用いられる。
【００１９】
本発明において、紡糸口金から紡糸原液と内部凝固液を同時に空中に吐出し、内表面からの凝固を開始させ、その後凝固浴に導入して、中空糸膜の外表面から凝固を開始する、いわゆる乾湿式紡糸法、凝固浴中に設置した紡糸口金から紡糸原液と内部凝固液を同時に凝固浴に吐出し、内表面と外表面の両面から同時に凝固を開始させる、通常の湿式紡糸法等任意の方法が採用される。中空糸膜内に形成される空孔の構造から、乾湿式紡糸法を用いることが好ましい。
【００２０】
乾湿式紡糸法においては、同時に空中に吐出された紡糸原液と内部凝固液が凝固浴に導入されるまで、空中を走行し、この間が空走部と呼ばれる。この空走部の距離が長いと、自重による延伸が大きくなる。このため、空走部の距離は紡糸原液の粘度、吐出される環境等を考慮して、自重による延伸によってドラフト率が大きくならないように適宜設定する。具体的には、素材ポリマーとしてポリスルホン−ポリビニルピロリドンを用いる場合、空走部の距離は３００〜１，１５０ｍｍである。
【００２１】
凝固した中空糸巻き取り速度の下限には制限がないが、本発明の効果を生かすために３０ｍ／分以上が好ましい。上限値は、紡糸原液の吐出圧力損失およびバラス効果の大きさを考慮して適宜設定する。すなわち、本発明では、ドラフト率が適切な範囲にあることが必要であり、巻き取り速度を上げるためには、紡糸原液の吐出線速度を上げなければならない。このため、紡糸原液の吐出圧力損失が大きくなり、紡糸の安定性が損なわれるとともに、バラス効果が大きくなり、本発明の目的に反してくる。したがって、用いられる紡糸原液の粘度、紡糸口金の温度の影響を受けるが、紡糸原液粘度の上記好適範囲では、巻き取り速度は１２０ｍ／分以下が好ましい。
【００２２】
上記のようにして、紡糸され、巻き取られた中空糸膜は公知の方法で後処理される。すなわち、水等により洗浄して溶剤及び過剰な添加物を除去し、必要に応じてグリセリン等を付与した後乾熱乾燥する。その他、洗浄および乾熱乾燥した後に巻き取ってもよい。
【００２３】
本発明では、ポリスルホン−ポリビニルピロリドンから成る中空糸膜のように、親水性を付与するために親水性ポリマーをブレンドした中空糸膜の場合、中空糸内表面構造の破壊が抑えられることにより親水性ポリマーの内表面濃度が高まるという付随的な効果ももたらされる。すなわち、従来法のように、一旦形成された中空糸内表面構造が延伸のために破壊されると、表面に出現する紡糸原液と内部凝固液が接触して新たに内表面構造が形成されることになる。当然、親水性ポリマーは内部凝固液に拡散していくわけであり、後からの内表面構造の形成の時には紡糸原液中での親水性ポリマーの濃度が低下しており、形成される内表面での親水性ポリマーの濃度も低下していくものと推測される。
【００２４】
以下に実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
本発明に用いられる測定法は以下の通りである。
（１）透過性能
乾燥させたポリスルホン中空糸膜１００本からなるミニモジュール（有効長１８ｃｍ）を組立成型し、膜間圧力差を２００ｍｍＨｇとしてストップ法にて透水量を測定する（単位は、ｍｌ／Ｈｒ／ｍ２／ｍｍＨｇ）。
（２）中空糸膜の破断強度、破断伸度
オリエンテック社製引っ張り試験機テンシロンＲＴＣ−１２１０を用いて測定する。中空糸膜を破断するまで引っ張り、その時の強度を破断強度、伸び率を破断伸度とする。
【００２５】
【実施例１】
ポリスルホン（ＢＰアモコポリマーズ社製ユーデルＰ−１７００）１８質量部、ポリビニルピロリドン（アイエスピー社製プラスドンＫ−９０）４．２質量部、ジメチルアセトアミド７７．８質量部を１０時間攪拌して紡糸原液とした。この紡糸原液の粘度は、５０℃で２３００ｍＰａ・ｓであった。
この紡糸原液を用い、５０％ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）水溶液を内部凝固液とし、チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より紡糸口金温度５０℃で吐出して、５０ｃｍ下方に設置した５５℃の水中に浸漬し、ドラフト率１．１０、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径１９８μｍ、膜厚４９μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００２６】
【実施例２】
実施例１と同じ紡糸原液をチューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長１０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より４０℃（４０℃の粘度３１００ｍＰａ・ｓ）で吐出して、５０ｃｍ下方に設置した５５℃の水中に浸漬し、ドラフト率１．０５、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径２００μｍ、膜厚４９μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００２７】
【実施例３】
実施例１と同じ紡糸原液をチューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長０．５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より４０℃で吐出して、５０ｃｍ下方に設置した５５℃の水中に浸漬し、ドラフト率１．１０、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径１９８μｍ、膜厚５１μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００２８】
【実施例４】
実施例１と同じ紡糸原液をチューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長１０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より４０℃で吐出して、５０ｃｍ下方に設置した５５℃の水中に浸漬し、ドラフト率０．９６、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径２０１μｍ、膜厚５１μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００２９】
【実施例５】
実施例１と同じ紡糸原液をチューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より４０℃で吐出して、５０ｃｍ下方に設置した５５℃の水中に浸漬し、ドラフト率１．２８、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径１９７μｍ、膜厚４６μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００３０】
【実施例６】
紡糸口金の紡糸原液吐出部の長さを１００μｍ（すなわち、Ｌ／Ｄ＝２）に変えた以外は、実施例１と同じ紡糸原液原液、同じ操作により中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度を有するが、Ｌ／Ｄ＝２と低いため破断伸度において実施例１より若干劣っていた。
【００３１】
【実施例７】
アクリロニトリル９２質量％、アクリル酸メチル６質量 ％、アクリル酸１．５質量％、メタリルスルホン酸ソーダ０．５質量％からなる重合体を、水系懸濁重合で得た。この重合体を７０％硝酸に溶解し、重合体濃度１３％の紡糸原液を得た。この紡糸原液の粘度は、０℃で１，１００ｍＰａ・ｓであった。
この原液を用い、２０質量％のポリビニルピロリドン（アイエスピー社製プラスドンＫ−１５）水溶液を内部凝固液とし、チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３３０μｍ、スリット幅４５μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より紡糸口金温度０℃で吐出し、空中走行の後、５０℃の水中に浸漬し、ドラフト率１．１５、巻き取り速度４０ｍ／分で巻き取った。水洗工程を経て、４０質量％の グリセリン水溶液中で４０℃×６時間浸漬した。その後、 ４０℃の真空乾燥機内で乾燥して、内径２４０μｍ、膜厚３９μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表２に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００３２】
【比較例１】
チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長０．０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）を用いて、実施例１と同様に紡糸し、ドラフト率１．０５、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径２０２μｍ、膜厚４９μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。紡糸紡口の外管の吐出面から内管の吐出面が０．３ｍｍ未満であるので、この膜は、破断強度が０．２５Ｎ／ｆｉｌ未満でさらに破断強度も６０％未満であった。
【００３３】
【比較例２】
チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３４０μｍ、スリット６０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３４０μｍ、内管の突出長２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝５．７）を用いて、実施例１と同様に紡糸し、ドラフト率２．３０、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径１９３μｍ、膜厚４８μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。ドラフト率が１．３を超えているので、この膜は、破断強度が０．２５Ｎ／ｆｉｌ未満でさらに破断強度も６０％未満であった。
【００３４】
【比較例３】
チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長１０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）を用いて、実施例４と同様に紡糸し、ドラフト率０．９２、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径１９９μｍ、膜厚５２μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。ドラフト率が０．９５を下回っているので、この膜は、破断強度が０．２５Ｎ／ｆｉｌ未満であった。
【００３５】
【比較例４】
チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長２３ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）を用いて、実施例１と同様に紡糸し、ドラフト率１．１２、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取ったが、途中、糸切れが多く発生し、紡糸状態は不安定であった。得られた中空糸膜についても、断面の内径、膜厚が大きくばらついており、破壊強度、破壊伸度ともばらつきの大きいものとなった。内管の突出長が２０ｍｍを超えているため、紡糸状態が不安定となり、正常な中空糸膜を得ることができなかった。
【００３６】
【比較例５】
チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径４００μｍ、スリット幅１００μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４）を用いて、実施例７と同じ紡糸原液を実施例７と同様に紡糸し、ドラフト率４．３０、巻き取り速度４０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径２４２μｍ、膜厚４０μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表２に示す。ドラフト率が１．３を超えているので、この膜は、破断強度が０．２５Ｎ／ｆｉｌ未満でさらに破断強度も６０％未満であった。
【表１】
【００３７】
【発明の効果】
本発明によると、チューブインオリフィス型紡糸口金の内管を紡糸口金の外管の吐出面から突出させることにより、バラス効果による紡糸原液の膨らみが減少した後に、紡糸原液と内部凝固液の接触を生じさせることができる。よって、バラス効果の影響が少なくなくなり、紡糸速度を高くしても十分な機械的特性、すなわち、高い破断強度と破断伸度を有する中空糸膜を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の中空糸膜の製造方法で用いる紡糸口金の形状を示す模式図である。
【符号の説明】
ｔ：内管の突起長
Ｌ：紡糸原液吐出部の長さ
Ｄ：紡糸原液吐出のスリット幅
【発明の属する技術分野】
本発明は、紡糸速度を高くしても十分な機械的特性、すなわち、高い破断強度と破断伸度を有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】
チューブインオリフィス型紡糸口金の内管より内部凝固液を、外管より紡糸原液を同時に吐出させて紡糸する中空糸の製造方法はよく知られた方法であり、従来、この方法を用いた中空糸膜の製造方法が提案されてきている。
例えば、血液浄化用のポリスルホン系中空糸膜の製造方法は、特許文献１〜３等に記載されている。また、血液浄化用のポリアクリロニトリル系中空糸膜の製造方法は、特許文献４に記載されている。しかしながら、これらの製造方法では紡糸速度を上げていくと、その紡糸される中空糸膜の機械的特性が劣化する、すなわち、破断強度および破断伸度が低下し、中空糸膜が切れやすくなるという問題点があった。このため、あまり高くない紡糸速度で、生産性を犠牲にして、血液浄化用の中空糸膜が製造されている。
【０００３】
また、中空糸膜の安定紡糸を課題として、外管の吐出面から突出した内管を有するチューブインオリフィス型紡糸口金を用いた中空糸膜の製造方法は、特許文献５および６に開示されているが、中空糸膜の機械的特性については触れられていない。これら文献の記載によると、中空糸膜の製造工程において１５０〜８００％のような高い倍率の延伸が行われている。その結果、膜構造の破壊が生じており、中空糸膜の機械的特性が優れたものとは考えられない。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−１０４９４０号公報
【特許文献２】
特開昭６１−９３８０１号公報
【特許文献３】
特開平６−１６５９２６号公報
【特許文献４】
特開平２−２７３５２２号
【特許文献５】
特開昭５５−１２８１５号公報
【特許文献６】
特開昭５７−６６１１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消し、紡糸速度を高くしても十分な機械的特性、すなわち、高い破断強度と破断伸度を有する中空糸膜の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような問題点を解決するために、種々の紡糸制御因子について鋭意検討した結果、バラス効果により紡口直下で紡糸原液が膨らんでおり、これが原因で、内部凝固液と接触して中空糸膜の内表面構造形成された後に、この内表面構造の破壊が延伸により生じており、このバラス効果の影響を少なくしてできるだけ内表面構造を破壊しないようにすることによって、十分な機械的特性を有する中空糸膜が得られることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、
（１）チューブインオリフィス型紡糸口金の内管より内部凝固液を、外管より紡糸原液を同時に吐出させて紡糸する中空糸膜の製造方法において、内管の吐出面が外管の吐出面から０．３〜２０ｍｍ突出した紡糸口金を用い、０．９５〜１．３のドラフト率で紡糸することを特徴とする膜の製造方法、
（２）巻き取り速度を３０ｍ／分以上で紡糸することを特徴とする上記（１）記載の中空糸膜の製造方法、
（３）紡糸口金の温度における紡糸原液の粘度が、１，０００〜３，５００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の中空糸膜の製造方法、
（４）（紡糸口金の紡糸原液吐出部の長さ）／（紡糸口金の紡糸原液吐出のスリット幅）の値が３〜２０であるチューブインオリフィス型紡糸口金を用いることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の中空糸膜の製造方法、及び（５）紡糸原液がポリスルホンとポリビニルピロリドンの高分子溶液であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の中空糸膜の製造方法、
に関するものである。
そして、本発明は特に血液浄化膜用の中空糸膜の製造に適するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
中空糸膜の紡糸は、紡糸口金外管の環状ノズルから紡糸原液を、紡糸口金内管のノズルから内部凝固液を、凝固浴中に同時に吐出させることにより、あるいは空中に同時に吐出させた後に凝固浴中に走行させることにより行われる。このような、紡糸原液が吐出される環状ノズルと内部凝固液が吐出される内管ノズルを有する二重管構造の紡糸口金は、図１に示される断面構造を有しており、チューブインオリフィス型紡糸口金あるいは鞘芯型複合紡糸口金と呼称されている。
【０００９】
紡糸原液が紡糸口金のノズルより吐出されたとき、吐出された紡糸原液が膨らんでその径がノズルの口径よりも大きくなる現象は、バラス効果あるいはダイ・スウエル効果と呼ばれ、繊維製造技術において知られている。チューブインオリフィス型紡糸口金を用いて紡糸した場合にも、環状ノズルから吐出された紡糸原液は、吐出直後に膨らんで、吐出された紡糸原液の直径が環状ノズルの外径よりも大きくなり、その後延伸されて所定の直径になる。環状に吐出された紡糸原液の厚みからいうと、吐出された紡糸原液の厚みは、環状ノズルのスリット幅よりも厚くなり、その後延伸されて所定の厚みになる。
【００１０】
紡糸原液が内部凝固液と接触して形成される中空糸膜の内表面構造の破壊は、紡糸原液と内部凝固液膜の接触後に、中空糸膜が延伸されることによって生じる。紡糸原液と内部凝固液が接触して内表面構造が形成された後に、上記のように、バラス効果による紡糸原液の膨らみを解消するために紡糸原液が延伸され、形成された内表面構造の破壊が起こる。この内表面構造の破壊により、中空糸膜の機械的特性が低下する。
【００１１】
このような問題を解決するために、本発明は、チューブインオリフィス型紡糸口金の内管を紡糸口金の外管の吐出面から突出させることにより、バラス効果による紡糸原液の膨らみが減少した後に、紡糸原液と内部凝固液の接触を生じさせ、バラス効果の影響を少なくするものである。これにより、形成される中空糸膜内表面の破壊が軽減され、中空糸膜の機械的特性が向上する。このため、本発明において用いられるチューブインオリフィス型紡糸口金において、紡糸原液を吐出させる紡糸口金の外管の吐出面から内管の吐出面が突出していることが必要である。内管の吐出面の突出が短すぎると、この効果が少なく、反対に長すぎると、内管壁と紡糸原液の摩擦力が大きくなりすぎ、紡糸の安定性が悪くなる。このため、本発明では、０．３〜２０ｍｍ突出していることが好ましく、０．５〜２０ｍｍ突出していることがより好ましい。
【００１２】
バラス効果が小さいほど、バラス効果による紡糸原液の膨らみを解消するための延伸が小さいので、本発明の目的には有利である。
紡糸原液の粘度は、バラス効果に影響する。紡糸原液の粘度が低くなるにつれてバラス効果が小さくなるが、曳糸性が低下する。従って、本発明では、紡糸口金の温度における紡糸原液の粘度が、１，０００〜３，５００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
【００１３】
また、チューブインオリフィス型紡糸口金の構造も、バラス効果に影響する。紡糸原液はチューブインオリフィス型紡糸口金の環状スリットから吐出されるが、（紡糸口金の紡糸原液吐出部の長さ）／（紡糸口金の紡糸原液吐出のスリット幅）、すなわちＬ／Ｄの値が大きいほど、バラス効果が小さくなる。Ｌ／Ｄは大きくなるほどバラス効果を抑制できるが、必要以上に大きくしても送液圧損が大きくなるため吐出できなくなる。このため、本発明では、Ｌ／Ｄの値が３〜２０であることが好ましく、５〜１５であることがより好ましい。
【００１４】
上述のように、本発明の課題解決には内表面構造の破壊を軽減することが重要であるが、内表面構造の破壊は、高いドラフト率での紡糸でも起きる。したがって、本発明では、ドラフト率が適切な範囲にあることが必要である。本発明で言うドラフト率とは、中空糸膜の巻き取り速度を原液吐出線速度で除した値であり、原液吐出線速度は紡糸原液の吐出液速度を環状スリットの断面積で除し算出される。ドラフト率が高すぎると、中空糸膜の延伸による中空糸膜内表面構造の破壊が大きくなり、中空糸膜の機械的特性の劣化が見られる。反対に、ドラフト率が低すぎると、中空糸膜製造時の走行する中空糸が弛んで、紡糸安定性が悪くなる。このため、本発明では、ドラフト率が、０．９５〜１．３であることが好ましく、０．９５〜１．１であることがより好ましい。
【００１５】
本発明に用いられる中空糸膜の素材ポリマーとしては、適切な溶媒に可溶性あり、適切な内部凝固液が選定される高分子材料であれば任意のものが用いられ、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。また、ポリスルホン−ポリビニルピロリドンのように、疎水性ポリマーと親水性ポリマーからなる混合系も挙げられる。特に、ポリスルホン−ポリビニルピロリドンは、血液浄化膜としての生体適合性が良好であり、好ましい。
【００１６】
本発明で用いられる紡糸原液は、中空糸膜素材ポリマーを公知の方法で適切な溶媒に溶解して調整される。紡糸原液の粘度は、用いるポリマーの分子量、溶剤の種類、ポリマーの濃度等によって変動するので、適宜条件が設定される。具体的には、素材ポリマーとしてポリスルホン−ポリビニルピロリドンを用いる場合、１３〜２０質量％のポリスルホン、２〜１５質量％のポリビニルピロリドンをジメチルアセトアミド溶媒に溶解した紡糸原液が用いられる。
【００１７】
本発明で用いられる内部凝固液は、紡糸原液を凝固させることができる液体であり、素材の高分子材料の貧溶媒を含む液体である。取扱いが容易なことから、貧溶媒としては水が好ましく、紡糸原液の溶剤として水溶性のものを採用し、この溶剤と水の混合液を内部凝固液として用いることが好ましい。内部凝固液中の溶剤濃度は、中空糸膜の透過性能に影響を与えるので、適宜設定される。具体的には、素材ポリマーとしてポリスルホン−ポリビニルピロリドンを用いる場合、内部凝固液として水または６０質量％以下のジメチルアセトアミド水溶液が用いられる。
【００１８】
また、本発明で用いられる凝固浴は、紡糸原液を凝固させることができる浴であり、素材の高分子材料の貧溶媒を含む浴が採用される。取扱いが容易なことから、貧溶媒としては水が好ましく、紡糸原液の溶剤として水溶性のものを採用して、この溶剤を含んだ水を凝固浴として用いることが好ましい。具体的には、素材ポリマーとしてポリスルホン−ポリビニルピロリドンを用いる場合、凝固浴として水または１０質量％以下のジメチルアセトアミド水溶液が用いられる。
【００１９】
本発明において、紡糸口金から紡糸原液と内部凝固液を同時に空中に吐出し、内表面からの凝固を開始させ、その後凝固浴に導入して、中空糸膜の外表面から凝固を開始する、いわゆる乾湿式紡糸法、凝固浴中に設置した紡糸口金から紡糸原液と内部凝固液を同時に凝固浴に吐出し、内表面と外表面の両面から同時に凝固を開始させる、通常の湿式紡糸法等任意の方法が採用される。中空糸膜内に形成される空孔の構造から、乾湿式紡糸法を用いることが好ましい。
【００２０】
乾湿式紡糸法においては、同時に空中に吐出された紡糸原液と内部凝固液が凝固浴に導入されるまで、空中を走行し、この間が空走部と呼ばれる。この空走部の距離が長いと、自重による延伸が大きくなる。このため、空走部の距離は紡糸原液の粘度、吐出される環境等を考慮して、自重による延伸によってドラフト率が大きくならないように適宜設定する。具体的には、素材ポリマーとしてポリスルホン−ポリビニルピロリドンを用いる場合、空走部の距離は３００〜１，１５０ｍｍである。
【００２１】
凝固した中空糸巻き取り速度の下限には制限がないが、本発明の効果を生かすために３０ｍ／分以上が好ましい。上限値は、紡糸原液の吐出圧力損失およびバラス効果の大きさを考慮して適宜設定する。すなわち、本発明では、ドラフト率が適切な範囲にあることが必要であり、巻き取り速度を上げるためには、紡糸原液の吐出線速度を上げなければならない。このため、紡糸原液の吐出圧力損失が大きくなり、紡糸の安定性が損なわれるとともに、バラス効果が大きくなり、本発明の目的に反してくる。したがって、用いられる紡糸原液の粘度、紡糸口金の温度の影響を受けるが、紡糸原液粘度の上記好適範囲では、巻き取り速度は１２０ｍ／分以下が好ましい。
【００２２】
上記のようにして、紡糸され、巻き取られた中空糸膜は公知の方法で後処理される。すなわち、水等により洗浄して溶剤及び過剰な添加物を除去し、必要に応じてグリセリン等を付与した後乾熱乾燥する。その他、洗浄および乾熱乾燥した後に巻き取ってもよい。
【００２３】
本発明では、ポリスルホン−ポリビニルピロリドンから成る中空糸膜のように、親水性を付与するために親水性ポリマーをブレンドした中空糸膜の場合、中空糸内表面構造の破壊が抑えられることにより親水性ポリマーの内表面濃度が高まるという付随的な効果ももたらされる。すなわち、従来法のように、一旦形成された中空糸内表面構造が延伸のために破壊されると、表面に出現する紡糸原液と内部凝固液が接触して新たに内表面構造が形成されることになる。当然、親水性ポリマーは内部凝固液に拡散していくわけであり、後からの内表面構造の形成の時には紡糸原液中での親水性ポリマーの濃度が低下しており、形成される内表面での親水性ポリマーの濃度も低下していくものと推測される。
【００２４】
以下に実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
本発明に用いられる測定法は以下の通りである。
（１）透過性能
乾燥させたポリスルホン中空糸膜１００本からなるミニモジュール（有効長１８ｃｍ）を組立成型し、膜間圧力差を２００ｍｍＨｇとしてストップ法にて透水量を測定する（単位は、ｍｌ／Ｈｒ／ｍ２／ｍｍＨｇ）。
（２）中空糸膜の破断強度、破断伸度
オリエンテック社製引っ張り試験機テンシロンＲＴＣ−１２１０を用いて測定する。中空糸膜を破断するまで引っ張り、その時の強度を破断強度、伸び率を破断伸度とする。
【００２５】
【実施例１】
ポリスルホン（ＢＰアモコポリマーズ社製ユーデルＰ−１７００）１８質量部、ポリビニルピロリドン（アイエスピー社製プラスドンＫ−９０）４．２質量部、ジメチルアセトアミド７７．８質量部を１０時間攪拌して紡糸原液とした。この紡糸原液の粘度は、５０℃で２３００ｍＰａ・ｓであった。
この紡糸原液を用い、５０％ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）水溶液を内部凝固液とし、チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より紡糸口金温度５０℃で吐出して、５０ｃｍ下方に設置した５５℃の水中に浸漬し、ドラフト率１．１０、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径１９８μｍ、膜厚４９μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００２６】
【実施例２】
実施例１と同じ紡糸原液をチューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長１０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より４０℃（４０℃の粘度３１００ｍＰａ・ｓ）で吐出して、５０ｃｍ下方に設置した５５℃の水中に浸漬し、ドラフト率１．０５、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径２００μｍ、膜厚４９μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００２７】
【実施例３】
実施例１と同じ紡糸原液をチューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長０．５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より４０℃で吐出して、５０ｃｍ下方に設置した５５℃の水中に浸漬し、ドラフト率１．１０、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径１９８μｍ、膜厚５１μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００２８】
【実施例４】
実施例１と同じ紡糸原液をチューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長１０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より４０℃で吐出して、５０ｃｍ下方に設置した５５℃の水中に浸漬し、ドラフト率０．９６、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径２０１μｍ、膜厚５１μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００２９】
【実施例５】
実施例１と同じ紡糸原液をチューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より４０℃で吐出して、５０ｃｍ下方に設置した５５℃の水中に浸漬し、ドラフト率１．２８、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径１９７μｍ、膜厚４６μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００３０】
【実施例６】
紡糸口金の紡糸原液吐出部の長さを１００μｍ（すなわち、Ｌ／Ｄ＝２）に変えた以外は、実施例１と同じ紡糸原液原液、同じ操作により中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度を有するが、Ｌ／Ｄ＝２と低いため破断伸度において実施例１より若干劣っていた。
【００３１】
【実施例７】
アクリロニトリル９２質量％、アクリル酸メチル６質量 ％、アクリル酸１．５質量％、メタリルスルホン酸ソーダ０．５質量％からなる重合体を、水系懸濁重合で得た。この重合体を７０％硝酸に溶解し、重合体濃度１３％の紡糸原液を得た。この紡糸原液の粘度は、０℃で１，１００ｍＰａ・ｓであった。
この原液を用い、２０質量％のポリビニルピロリドン（アイエスピー社製プラスドンＫ−１５）水溶液を内部凝固液とし、チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３３０μｍ、スリット幅４５μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）より紡糸口金温度０℃で吐出し、空中走行の後、５０℃の水中に浸漬し、ドラフト率１．１５、巻き取り速度４０ｍ／分で巻き取った。水洗工程を経て、４０質量％の グリセリン水溶液中で４０℃×６時間浸漬した。その後、 ４０℃の真空乾燥機内で乾燥して、内径２４０μｍ、膜厚３９μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表２に示す。この膜は、０．２５Ｎ／ｆｉｌ以上の高い破断強度と６０％以上の高い破断伸度を有する膜であった。
【００３２】
【比較例１】
チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット幅５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長０．０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）を用いて、実施例１と同様に紡糸し、ドラフト率１．０５、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径２０２μｍ、膜厚４９μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。紡糸紡口の外管の吐出面から内管の吐出面が０．３ｍｍ未満であるので、この膜は、破断強度が０．２５Ｎ／ｆｉｌ未満でさらに破断強度も６０％未満であった。
【００３３】
【比較例２】
チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３４０μｍ、スリット６０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３４０μｍ、内管の突出長２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝５．７）を用いて、実施例１と同様に紡糸し、ドラフト率２．３０、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径１９３μｍ、膜厚４８μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。ドラフト率が１．３を超えているので、この膜は、破断強度が０．２５Ｎ／ｆｉｌ未満でさらに破断強度も６０％未満であった。
【００３４】
【比較例３】
チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長１０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）を用いて、実施例４と同様に紡糸し、ドラフト率０．９２、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径１９９μｍ、膜厚５２μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表１に示す。ドラフト率が０．９５を下回っているので、この膜は、破断強度が０．２５Ｎ／ｆｉｌ未満であった。
【００３５】
【比較例４】
チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径３００μｍ、スリット５０μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長２３ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６）を用いて、実施例１と同様に紡糸し、ドラフト率１．１２、巻き取り速度８０ｍ／分で巻き取ったが、途中、糸切れが多く発生し、紡糸状態は不安定であった。得られた中空糸膜についても、断面の内径、膜厚が大きくばらついており、破壊強度、破壊伸度ともばらつきの大きいものとなった。内管の突出長が２０ｍｍを超えているため、紡糸状態が不安定となり、正常な中空糸膜を得ることができなかった。
【００３６】
【比較例５】
チューブインオリフィス型紡糸口金（環状スリットの径４００μｍ、スリット幅１００μｍ、紡糸原液吐出部の長さ３００μｍ、内管の突出長２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４）を用いて、実施例７と同じ紡糸原液を実施例７と同様に紡糸し、ドラフト率４．３０、巻き取り速度４０ｍ／分で巻き取った。その後、水洗乾燥して、内径２４２μｍ、膜厚４０μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の破断強度、破断伸度の測定、透過性能の測定を行った。これらの結果を表２に示す。ドラフト率が１．３を超えているので、この膜は、破断強度が０．２５Ｎ／ｆｉｌ未満でさらに破断強度も６０％未満であった。
【表１】
【発明の効果】
本発明によると、チューブインオリフィス型紡糸口金の内管を紡糸口金の外管の吐出面から突出させることにより、バラス効果による紡糸原液の膨らみが減少した後に、紡糸原液と内部凝固液の接触を生じさせることができる。よって、バラス効果の影響が少なくなくなり、紡糸速度を高くしても十分な機械的特性、すなわち、高い破断強度と破断伸度を有する中空糸膜を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の中空糸膜の製造方法で用いる紡糸口金の形状を示す模式図である。
【符号の説明】
ｔ：内管の突起長
Ｌ：紡糸原液吐出部の長さ
Ｄ：紡糸原液吐出のスリット幅
Claims (5)
- チューブインオリフィス型紡糸口金の内管より内部凝固液を、外管より紡糸原液を同時に吐出させて紡糸する中空糸膜の製造方法において、内管の吐出面が外管の吐出面から０．３〜２０ｍｍ突出した紡糸口金を用い、０．９５〜１．３のドラフト率で紡糸することを特徴とする膜の製造方法。
- 巻き取り速度を３０ｍ／分以上で紡糸することを特徴とする請求項１記載の中空糸膜の製造方法。
- 紡糸口金の温度における紡糸原液の粘度が、１，０００〜３，５００ｍＰａ・ｓ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。
- （紡糸口金の紡糸原液吐出部の長さ）／（紡糸口金の紡糸原液吐出のスリット幅）の値が３〜２０であるチューブインオリフィス型紡糸口金を用い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の製造方法。
- 紡糸原液がポリスルホンとポリビニルピロリドンの高分子溶液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の製造方法。
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| KR20210079297A (ko) | 2018-10-30 | 2021-06-29 | 도레이 카부시키가이샤 | 중공사막 방사 구금 및 중공사막의 제조 방법 |
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2003
- 2003-04-09 JP JP2003104991A patent/JP2004305953A/ja active Pending
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