JP2010221132A - 中空糸膜モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中空糸膜束開口部端面が径方向内側に整束した、高品質な中空糸膜モジュールの製造方法を提供すること。
【解決手段】
Ａ．複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束を筒状ケースに挿入する工程の後、Ｂ．前記ケースに樹脂を注入し隔壁を形成することで前記中空糸膜束を前記筒状ケースの端部に固定する工程を経て、さらにＣ．前記筒状ケースの少なくとも一端において突出した隔壁および中空糸膜を切断する工程を経る中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記筒状ケースの少なくとも一端に着脱可能なリング状物を本体ケースの端部に装着し、前記Ａの工程を行なった後に、リング状物のさらに外側からキャップを装着することおよび前記リング状物および外側キャップをともに取り外した状態で、前記Ｃの工程を行なうことを特徴とする、中空糸膜モジュールの製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は中空糸半透膜を内蔵してなる血液透析、血液ろ過、血液透析ろ過に使用される中空糸膜モジュールの製造方法に関する。

中空糸膜モジュールの製造においては、外周側面に連通するノズルを備えた筒状のケース胴部材に、中空糸膜の数千〜数万本の束を挿入し、中空糸膜開口部の目止めおよび筒状ケース胴部材と中空糸膜束の長手方向の端部同士の固定のためポリウレタン等の樹脂で固定して隔壁を形成する。隔壁および中空糸膜の目止め部分を切断し、中空糸膜束の両端を開口させた状態で、端部ノズルを備えたヘッダー部材を被着することでその形態を得るものである。

中空糸膜同士及び中空糸膜束と筒状ケース胴部材の端部同士との固定方法として、先ず中空糸膜束が挿入された筒状ケース胴部材の長手方向の両端面に注型キャップを外側キャップとして嵌着し、次いで筒状ケース長手方向の中心軸を回転半径上に置く状態で筒状ケースを回転させながら外周側面に連通するノズルから液状の樹脂を注入し、隔壁を形成する方法がある。この方法は、一般にポッティング方法として知られている。しかし、注型キャップを嵌着する際に、注型キャップと筒状ケース端部との間に中空糸を挟みこむことがある。中空糸を挟み込んだまま、樹脂による筒状ケース胴部材と中空糸膜束の長手方向の端部同士の固定をすると長手方向の筒状ケース端部の径方向外周面の外側へ中空糸膜が露出した状態で隔壁が形成される。また、挟み込んだ中空糸を伝って注型キャップの外側へ樹脂が漏れることがある。

注型キャップと筒状ケース端部との間に中空糸膜を挟みこむ原因は、中空糸膜束の長手方向の両端外周部が放射状に広がっているために起こる。しかしながら、中空糸膜束を筒状ケースへ挿入する際に中空糸膜束の長手方向の端部外周を損傷したり、筒状ケース内周面との摩擦による静電気が発生するなどのさまざまな外力の影響がある中、大量生産する上で全ての数千〜数万本からなる中空糸膜束の長手方向の両端外周部を放射状に広がらないように揃えることは非常に困難である。

ただし、放射状に広がった中空糸膜は開口部の目止めが不十分であることが多いため、長手方向の筒状ケース端部の径方向外周面の外側へ中空糸膜が向くことになり、血液洩れの恐れのある不良な中空糸膜モジュールと成り易く、生産の収率低下の原因ともなっている。

また、挟み込んだ中空糸膜を伝って注型キャップの外へ漏れた樹脂は、後のヘッダー部材を被着する際に悪影響を及ぼし、品質不良となっている。

特許文献１ではあらかじめ無気泡に成形され、径方向中央部に中空糸膜束用の開口を備えたプラスチック栓体を筒状本体の開口端に嵌着した状態で中空糸膜束が挿通され、開口端を越えて外方に延びる中空糸膜束端部が筒状本体の端部においてプラスチック材によりポッティングされ、ポッティング部が栓体とともに切断されて中空糸膜束の開口面を得るという構成の記載がある。しかし、かかる構成では、栓体と注型キャップとの間に挟み込んだために発生する、長手方向の筒状ケース端部の径方向外周面の外側へ向いた中空糸膜を栓体と共に切り落とすことで、血液漏れも無い中空糸膜束開口部端面が径方向内側に整束した中空糸膜モジュールを得ることは可能であろうが、栓体と注型キャップとの間に挟んだ中空糸膜を伝って注型キャップの外側へ漏れた樹脂の屑が後工程でヘッダー被着等に悪影響を与え、品質不良になると言う問題が依然として残ったままの状態であった。

特開昭５９−１３７０６２号公報

上述したように、筒状ケースに収納した中空糸膜束の長手方向の端部外周が放射状に広がっている場合、筒状ケース胴部材の長手方向の両端面に注型キャップを嵌着する際に、中空糸膜を注型キャップと筒状ケース外方端部との間に挟み込む不良が発生する。

一方で、筒状ケース胴部材と中空糸膜束の長手方向の端部同士を樹脂による固定後、注型キャップを取り外し、中空糸を開口させるために目止め部分を隔壁ごと切断すると、放射状に広がった中空糸膜は目止めが不十分であるが故に、血液洩れの恐れのある不良な中空糸膜モジュールと成り易い。また、挟み込んだ糸を伝って注型キャップの外側へ樹脂が漏れることで、後のヘッダー取り付け等に影響を与え、品質不良に成り易い。

本発明の目的は、根本解決の困難な中空糸膜束の長手方向端部外周の放射状の広がりに起因する中空糸膜の挟み込みによる糸乱れの発現箇所を上記切断により除去可能な位置に発現させ、注型キャップ取外しの際に挟んだ中空糸や漏れた樹脂を一緒に除外した後に、隔壁とともに目止め部分を切り落とすことにより、樹脂の付着が無く、中空糸膜束開口部端面が径方向内側に整束した中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために以下の構成を有する。すなわち、
Ａ．複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束を筒状ケースに挿入する工程の後、Ｂ．前記ケースに樹脂を注入し隔壁を形成することで前記中空糸膜束を前記筒状ケースの端部に固定する工程を経て、さらにＣ．前記筒状ケースの少なくとも一端において突出した隔壁および中空糸膜を切断する工程を経る中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記筒状ケースの少なくとも一端に着脱可能なリング状物を本体ケースの端部に装着し、前記Ａの工程を行なった後に、リング状物のさらに外側からキャップを装着することおよび前記リング状物および外側キャップをともに取り外した状態で、前記Ｃの工程を行なうことを特徴とする、中空糸膜モジュールの製造方法。

本発明によれば以下に説明するとおり、外側キャップから漏れた樹脂が後工程においてヘッダー等に付着する悪影響を及ぼすことが無く、かつ中空糸膜束開口部端面が径方向内側に整束した中空糸膜モジュールの製造方法を提供することができる。

中空糸膜モジュール側面概略図である。 ケース胴部材の両端部にリング状物を予め装着した状態で中空糸膜束を収納後、注型キャップを嵌着し樹脂による固定をした概略図である。

以下、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法およびこれに係る製造装置の実施形態の一例について詳しく説明する。

中空糸膜束は、通常約５，０００〜１０，０００本の中空糸膜からなる。中空糸膜の原料としては、セルロース系、セルローストリアセテート系、ポリアミド系、ポリアクリロニトリル系、ポリビニルアルコール系、ポリメチルメタクリレート系、ポリスルホン系、ポリオレフィン系などのポリマーが使用される。

中空糸膜は公知の方法で製造できる。例えば、製膜原液を芯液と同時に２重スリット管構造の口金から同時に吐出させることで、中空糸膜を製造できる。その後、所定の水洗、湿潤工程を経た後、巻き取られ、適当な長さにカットした中空糸膜束を得る。

次に、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束を樹脂製の筒状のケースに挿入する工程（Ａの工程）の後、注型キャップ４（図１参照）をケースの長手方向両端部に嵌着する。その後、ケースの透析液出入り口１（図１参照）からポリウレタン等の樹脂を注入し、ケースを回転させ遠心力により樹脂を両端に移動させ、硬化させる。この方法は前述したケースに樹脂を注入し隔壁を形成することで中空糸膜束を筒状ケースの端部に固定する工程（Ｂの工程）に関し、一般にポッティング方法として知られている。樹脂の原料としては、中空糸膜同士、およびケース端部と中空糸膜束とを固定できるものであれば、何であれ構わない。樹脂が硬化した後、ケースの少なくとも一端、本実施形態においては両端部において突出して形成された隔壁２（図１参照）を中空糸膜ごと切断して中空糸膜束の両端を開口させる（Ｃの工程）。なお、樹脂が中空糸膜端部に入り込むとカットしても中空糸膜端部に開口部が現れないため、カットの際に開口部を得るためには、樹脂によるケースと中空糸膜束の長手方向両端部同士の固定の前に、中空糸膜束の端部を予め目止めしておく必要がある。

目止めの方法としては、注型キャップ装着前に行なう方法と注型キャップ嵌着後に行なう方法があり、注型キャップ嵌着前に行なう方法の例として、レーザー、ヒート板、メルトブローなどによる溶融封止が考えられる。この際に、中空糸膜束が整束されている場合は、目止めのみならず中空糸膜同士も溶融固着されるが、整束されておらず放射状に広がっている場合には、長手方向の筒状ケース端部の径方向外周面の外側へ向かって伸びた目止めが不十分な中空糸膜が発現する。この中空糸膜が注型キャップ嵌着時に注型キャップと筒状ケース端部との間に挟み込まれることとなる。この様にして、中空糸膜を挟んだ状態で樹脂による固定をすることで長手方向の筒状ケース端部の径方向外周面の外側へ中空糸膜が露出した状態で隔壁が形成される。

一度少量の樹脂を注入し、ケースを回転させ遠心力により樹脂を両端に移動させ、硬化させることで中空糸を目詰まりさせ、次に隔壁形成に必要な量の樹脂を注入し同様にして硬化させた後に、目詰まりさせた部分を切断する方法（２ステップポッティング）等の方法により注型キャップ嵌着後に目止めをする場合は、目止め前の糸束端部はテープ固定などにより結束されていることが多いが、テープ巻きが不十分であることなどが原因で中空糸束の両端の外周部が放射状に広がり、糸を挟み込む。上記のように、５，０００〜１０，０００本からなるケースに収納された中空糸膜束の長手方向の端部の整束を完璧に制御するのは非常に困難である。

そこで、本発明は、上記Ａの工程の前に、筒状のケースの長手方向の両端にリング状物６（図２参照）を予め装着した状態で中空糸膜束を挿入し、リング状物の外側からさらに注型キャップを嵌着することを特徴とする。

目止めは中空糸膜束挿入以降、筒状ケース胴部材と中空糸膜束の長手方向の端部同士を樹脂による固定をする前であればいつ行なっても良い。この時、注型キャップ嵌着の際に、糸束の結束が弱いために放射状に広がった中空糸膜が挟み込まれる場所は、リング状物と注型キャップとの間にある。一方、リング状物の内周面では中空糸膜束の整束が保たれている。その状態で、筒状ケース胴部材と中空糸膜束の長手方向の端部同士を樹脂による固定を行なった後、注型キャップとリング状物を共に取り外すことで注型キャップとリング状物との間の中空糸膜を挟んだまま取り除くことが可能である。また、挟まれた中空糸膜に伝って注型キャップの外側へ漏れた樹脂もリング状物上にとどめることができるため、ヘッダー取付時に影響する樹脂の屑は完全に除去可能である。

次のＣの工程において、目止め部分を切り落とす際に、リング状物内周面を切り落とすことでリング状物と注型キャップとの間に挟み込まれたために径方向外周面の外側へ向いた中空糸膜部分も切り落とすことが可能となり中空糸膜束開口部端面が径方向内側に整束した中空糸膜モジュールを得ることが可能となり、不良な中空糸膜モジュールの発生の抑制・生産収率低下の解消につながる。

なお、リングや外側キャップの素材は、ポリプロピレン、ポリエチレン等、樹脂であれば何を使用しても良いが、軽量のものがハンドリング性の観点から好ましい。リング状物は本発明にて用いられる筒状ケースに装着可能なものである必要がある。厚みとしては３〜５ｍｍのものが好ましく用いられる。内径は中空糸膜束と同程度であることが望ましい。厚みが３ｍｍ未満である場合、整束効果が十分でないことがある。一方で、５ｍｍを超えるものである場合、柔軟性に欠け、脱着等のハンドリング性に劣ることがあり、工程においてリング状物が外れる懸念がある。内径が中空糸膜束より大きい場合、中空糸膜束端部の広がりを抑制できないことがある。小さい場合は、中空糸膜束とリング状物が強くこすれるため、糸束損傷に繋がる懸念がある。外側キャップとしては、リング状物と相互に嵌着できるものであればよく、厚み等については特に限定されるものではない。

＜実施例１＞
血液透析用の東レ社製“トレスルホン”（登録商標）中空糸（外径２８０μｍ）９６００本の束（束長は本体ケース長±１４〜２２ｍｍ）を準備した。厚み３ｍｍ、内径φ３６．３ｍｍのリングを透析液流入用のノズルを有する内径φ４８．５ｍｍ本体ケースの両端に装着し、次いで上記中空糸束を本体ケースに挿入した。

このとき、引き揃えられた糸束の端部の長さがリング付の本体ケースのリング両端からそれぞれ４〜８ｍｍ突出するように挿入を行なった。続いて、糸束端部を、レーザーにより、上記突出長さが２〜４ｍｍとなるように溶融封止を行ない、厚み６〜７ｍｍのポッティング用キャップを装着後、ケースの中心軸を回転半径上に置く状態で、ケースを回転させながら、ケース端部にポッティング材を遠心力により集中させた。ポッティング材が固化した後、ポッティング用キャップとリングを共に取外し、ケース端面から突出した、ポッティング材および中空糸束の目止め部分をスライスしながら、長手方向の突出長さがケース端から１．６±０．３ｍｍとなるように切り落とした。なお、ケース端に厚み３ｍｍのリングを装着しており、ポッティング材のカット位置はケース端から１．６±０．３ｍｍとなるようにしたため、リングとポッティング用キャップの接合部分は切り落とすこととなる。

上記の方法で１００００〜５００００本のモジュールを作成した結果、カット面上の糸乱れ（径方向内面において整束していないモジュール）の発生率は０％となった。また、ポッティング材の漏れによる不良品の発生率も０％であった。

１：透析液の出入り口
２：ポッティング材により固定後の端部
３：カット面
４：注型キャップ
５：カット面
６：リング
７：注型キャップ

Claims (1)

1. Ａ．複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束を筒状ケースに挿入する工程の後、Ｂ．前記ケースに樹脂を注入し隔壁を形成することで前記中空糸膜束を前記筒状ケースの端部に固定する工程を経て、さらにＣ．前記筒状ケースの少なくとも一端において突出した隔壁および中空糸膜を切断する工程を経る中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記筒状ケースの少なくとも一端に着脱可能なリング状物を本体ケースの端部に装着し、前記Ａの工程を行なった後に、リング状物のさらに外側からキャップを装着することおよび前記リング状物および外側キャップをともに取り外した状態で、前記Ｃの工程を行なうことを特徴とする、中空糸膜モジュールの製造方法。

Images