JP2017186722A - Fiber material and purification column - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被処理液中の除去対象物質を効率的に吸着させることが可能な繊維材料、及びかかる繊維材料が内蔵された浄化カラムに関する。 The present invention relates to a fiber material capable of efficiently adsorbing a substance to be removed in a liquid to be treated, and a purification column incorporating such a fiber material.
従来、被処理液中の除去対象物質を吸着により除去する浄化カラムに用いる吸着材の形態としては、多孔質のビーズを用いることが多かった。この理由としては、ビーズ形状の吸着担体は吸着カラム内に均一に充填できるため、血液流れの偏りが少なく、カラム設計をしやすいという利点を有することが挙げられる。一方で、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、吸着担体の体積あたりの表面積を増大させるためにビーズ径を小さくすると、各ビーズ間の隙間が狭くなる。そうすると、流路抵抗が高くなって圧力損失が増大することにより、被処理液を流すことが困難になる。また、吸着担体として用いられるビーズは通常球形であるために、他の形状に比べて本来的に体積あたりの表面積が大きいとは言えない。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ある。 Conventionally, as a form of an adsorbent used in a purification column for removing a substance to be removed in a liquid to be treated by adsorption, porous beads are often used. The reason for this is that the bead-shaped adsorption carrier can be uniformly packed in the adsorption column, and therefore has an advantage that the blood flow is less biased and the column design is easy. On the other hand, as means for improving adsorption performance, increasing the surface area per volume of the adsorption carrier can be mentioned. However, when the adsorption carrier is in the form of beads, if the bead diameter is reduced in order to increase the surface area per volume of the adsorption carrier, the gap between the beads is narrowed. If it does so, channel resistance will become high and pressure loss will increase, and it will become difficult to flow a processed liquid. Further, since the beads used as the adsorption carrier are usually spherical, it cannot be said that the surface area per volume is inherently large compared to other shapes. That is, even if there is an adsorption capacity inside the beads, the adsorption sites may not be used effectively.
ビーズ以外の吸着材の形態として繊維が挙げられ、通常の円形断面の繊維を用いることが考えられている。その形態としては、多数の繊維をカラムケースの両側開口部を結ぶ軸方向に対して平行にストレート形状で挿入したものや、または編み地にしたものなどが挙げられる。 A fiber is mentioned as a form of the adsorbent other than the beads, and it is considered to use a fiber having a normal circular cross section. Examples of the form include those in which a large number of fibers are inserted in a straight shape parallel to the axial direction connecting the opening portions on both sides of the column case, or those in which a knitted fabric is formed.
これまでに中空繊維や中実繊維を内蔵した浄化カラムに関する発明が開示されている(特許文献1,2)。 So far, inventions related to purification columns containing hollow fibers and solid fibers have been disclosed (Patent Documents 1 and 2).
これまでに、特許文献3〜5に記載されるように、衣料の分野においては、ふくらみ感すなわち嵩高性を向上させる目的で、異種の異形断面形状を混繊させる手法が挙げられている。透析器などの分野では特許文献6のように糸にクリンプをかけて、隣接する糸同士が重なり合い、密着することを防止する発明が成されている。 So far, as described in Patent Documents 3 to 5, in the field of clothing, there is a technique of mixing different types of irregular cross-sectional shapes for the purpose of improving the feeling of swelling, that is, bulkiness. In the field of dialyzers and the like, an invention has been made in which yarns are crimped as in Patent Document 6 to prevent adjacent yarns from overlapping and sticking to each other.
また、特許文献7においては、円形の中空糸膜と異形断面のスペーサーフィラメントを組み合わせることで偏流を抑制する発明が述べられている。
しかしながら、特許文献1,2において用いられている繊維の断面形状は円形であり、吸着体の体積に対する表面積が小さいために吸着性能は低かった。ここで、繊維の断面を円形以外の形状、すなわち異形断面の繊維とする方法が考えられる。しかし、浄化カラムの吸着性能を高める等の目的で糸の充填率を高めると、異形断面糸では、円形糸に比べて外接円占有度(異形の繊維横断面の外接円における繊維断面の占有度、後述)が低下するために隣接する糸同士が重なり合い、密着することで、表面積をロスし易いという課題があった。 However, the cross-sectional shape of the fiber used in Patent Documents 1 and 2 is circular, and the adsorption performance is low because the surface area relative to the volume of the adsorbent is small. Here, a method in which the cross section of the fiber has a shape other than a circle, that is, a fiber having an irregular cross section is conceivable. However, when the filling rate of the yarn is increased for the purpose of improving the adsorption performance of the purification column, the profile of the circumscribed circle (the profile of the fiber cross-section in the circumscribed circle of the irregular-shaped cross section of the cross-section of the irregular-shaped cross section of the cross-section yarn) , Which will be described later), the adjacent yarns overlap each other and come into close contact with each other, resulting in a problem that the surface area is easily lost.
特許文献3〜5に記載の発明においては、クリンプをかける工程が増えることやその際の糸切れの問題があり、さらにはクリンプによる波の高さは経年保管や経年劣化により小さくなる傾向があり、製品の長期安定性の観点から好ましくないものであった。また、被処理液中の除去対象物質の吸着を目的とすることについての記載がなかった。また、多孔質の繊維を用いていないことから、糸の収縮率の差を利用することでふくらみ感、軽量感などを改善する目的で糸を加熱しているが、細孔を有する多孔質の糸を用いる場合には、熱処理や高次加工により多孔構造が破壊される可能性があるものであった。 In the inventions described in Patent Documents 3 to 5, there are problems of increasing the number of crimping steps and yarn breakage at that time, and the wave height due to crimping tends to decrease due to aging storage and deterioration over time. From the viewpoint of long-term stability of the product, it was not preferable. Moreover, there was no description about aiming at adsorption | suction of the removal target substance in a to-be-processed liquid. Also, since porous fibers are not used, the yarn is heated for the purpose of improving the feeling of swelling and lightness by utilizing the difference in shrinkage rate of the yarn. When the yarn is used, the porous structure may be destroyed by heat treatment or higher processing.
また、特許文献7に記載の発明については、被処理液を中空糸膜の内側のみに流そうとすると被処理液が接触するのは中空糸内側のみとなり、一方で被処理液を中空糸膜の外側のみ流そうとした場合には、被処理液が接触するのはスペーサーフィラメントと中空糸外側のみとなることから、いずれにしても吸着性能は低くなる。また、被処理液を連続して中空糸内側と外側両側に導入する手法も考えられるが、被処理液の流路が複雑になったり、圧力損失の増大を招くため好ましくない。 In the invention described in Patent Document 7, when the liquid to be treated is allowed to flow only inside the hollow fiber membrane, the liquid to be treated comes into contact only with the inside of the hollow fiber, while the liquid to be treated is separated from the hollow fiber membrane. In the case where only the outer side is to be flowed, the liquid to be treated comes into contact only with the outer side of the spacer filament and the hollow fiber, so that the adsorption performance is lowered in any case. Moreover, although the method of introduce | transducing a to-be-processed liquid into the hollow fiber inner side and both outer sides continuously is also considered, since the flow path of a to-be-processed liquid becomes complicated or an increase in pressure loss is caused, it is unpreferable.
端部に隔壁を設けずに、メッシュなどで封止することで、中空繊維の内側・外側両側に処理液を同時に流す手法もあるが、内側と外側の流量を均等に分配するのが困難であり、流れムラが生じやすい。 There is also a method of flowing the treatment liquid simultaneously on both the inside and outside of the hollow fiber by sealing with mesh etc. without providing a partition at the end, but it is difficult to evenly distribute the flow rate inside and outside Yes, flow unevenness is likely to occur.
また、例えば被処理液として血液を流した後に、カラムに残った血液を生理食塩水を用いて体内に戻す作業(「返血」と称されることもある)を行うが、特に中空繊維内径が小さい場合や、中空糸の潰れなどにより、返血の際に血液が中空繊維内側に多数残存する、残血と呼ばれる現象の発生が懸念されるため好ましくない。 In addition, for example, after flowing blood as a liquid to be treated, the blood remaining in the column is returned to the body using physiological saline (sometimes referred to as “returning blood”). Is unfavorable because there is concern over the occurrence of a phenomenon called residual blood in which a large amount of blood remains inside the hollow fiber when returning blood due to crushing of the hollow fiber or the like.
上記従来の技術に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、被吸着物質除去性能に優れた、繊維材料およびそれを内蔵した浄化カラムを提供することである。 In view of the above-described conventional technology, the problem to be solved by the present invention is to provide a fiber material and a purification column incorporating the same, which are excellent in the performance of removing an adsorbed substance.
上記課題を解決するため本発明の繊維材料は次の構成を有する。すなわち、横断面形状を共通にする中実繊維を複数種類有する混繊繊維を含み、前記複数種類の繊維のうち少なくとも2種類は前記混繊繊維の全体における構成割合が5.0%以上であって、前記構成割合が5.0%以上である複数種類の繊維のうち、 下記式(1)で表される表面積増加度が最も高い繊維を繊維(max)、下記式(1)で表される表面積増加度が最も低い繊維を繊維(min)としたときに、繊維(min)は、繊維(max)に比べて表面積増加度が3.0%以上低く、繊維(max)の前記混繊繊維の全体における構成割合は30.0%以上、繊維(min)の前記混繊繊維の全体における構成割合が8.0%以上であり、かつ、繊維(max)は、(a)表面積増加度が1.20以上および(b)多孔質であり、細孔比表面積が5m2/g以上である繊維材料、である。
表面積増加度=(繊維横断面における周長)/(繊維横断面と同じ断面積をもつ円における円周長) (1)
本発明の浄化カラムは、次の構成を有する。すなわち、
プラスチックケーシングと上記繊維材料とからなる浄化カラムであって、前記プラスチックケーシング内に、前記繊維材料がケースの両側開口部を結ぶ軸方向にストレート形状に配列され、前記プラスチックケーシングの両端に被処理液の入口ポートおよび出口ポートが取り付けられてなる浄化カラム、である。
In order to solve the above problems, the fiber material of the present invention has the following configuration. That is, it includes a mixed fiber having a plurality of types of solid fibers having a common cross-sectional shape, and at least two of the plurality of types of fibers have a composition ratio of 5.0% or more in the entire mixed fiber. Among the plurality of types of fibers having the constituent ratio of 5.0% or more, the fiber having the highest surface area increase degree represented by the following formula (1) is represented by the fiber (max) and the following formula (1). When the fiber having the lowest degree of surface area increase is defined as the fiber (min), the fiber (min) has a surface area increase degree of 3.0% or less lower than the fiber (max), and the fiber (max) The composition ratio in the whole fiber is 30.0% or more, the composition ratio in the whole of the mixed fiber of the fiber (min) is 8.0% or more, and the fiber (max) is (a) degree of surface area increase. 1.20 or more and (b) porous, fine A fiber material having a pore specific surface area of 5 m 2 / g or more.
Increase in surface area = (perimeter in fiber cross section) / (circumference length in a circle having the same cross-sectional area as the fiber cross section) (1)
The purification column of the present invention has the following configuration. That is,
A purification column comprising a plastic casing and the fiber material, wherein the fiber material is arranged in a straight shape in an axial direction connecting both side openings of the case in the plastic casing, and a liquid to be treated is disposed at both ends of the plastic casing. A purification column having an inlet port and an outlet port attached thereto.
本発明の繊維材料は、前記繊維(max)の細孔比表面積が10m2/g以上であることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, the fiber (max) preferably has a pore specific surface area of 10 m 2 / g or more.
本発明の繊維材料は、前記繊維(min)が多孔質であり、細孔比表面積が5m2/g以上であることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, the fiber (min) is preferably porous and the pore specific surface area is preferably 5 m 2 / g or more.
本発明の繊維材料は、前記繊維(min)の細孔比表面積が10m2/g以上であることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, the fiber (min) preferably has a pore specific surface area of 10 m 2 / g or more.
本発明の繊維材料は、前記繊維(min)における下記式(2)にて表される外接円占有度Sfoが0.90以下であることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, the circumscribed circle occupancy Sfo represented by the following formula (2) in the fiber (min) is preferably 0.90 or less.
外接円占有度Sfo=Sf/So (2)
ここで、Sf:繊維横断面の断面積、So:繊維横断面の外接円で囲まれる面積である。
Circumscribed circle occupancy Sfo = Sf / So (2)
Here, Sf: cross-sectional area of the fiber cross section, So: area surrounded by a circumscribed circle of the fiber cross section.
本発明の繊維材料は、前記繊維(min)における異形度Do/Diが1.10以上であることが好ましい。
ここで、Do:繊維横断面の外接円の直径、Di:繊維横断面の内接円の直径である。
In the fiber material of the present invention, the degree of deformation Do / Di in the fiber (min) is preferably 1.10 or more.
Here, Do: the diameter of the circumscribed circle of the fiber cross section, Di: the diameter of the inscribed circle of the fiber cross section.
本発明の繊維材料は、前記繊維(min)の表面積増加度が1.10以上であることが好ましい。 The fiber material of the present invention preferably has a surface area increase degree of the fiber (min) of 1.10 or more.
本発明の繊維材料は、前記繊維(min)の繊維横断面の形状が円形もしくは楕円形であることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, the shape of the fiber cross section of the fiber (min) is preferably circular or elliptical.
本発明の繊維材料は、前記繊維(max)の円相当直径が10μm以上1,000μm以下であることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, the fiber (max) preferably has a circle-equivalent diameter of 10 μm or more and 1,000 μm or less.
本発明の繊維材料は、前記繊維(min)の外接円占有度Sfoを前記繊維(max)の外接円占有度Sfoで除したSfo比Zが0.20以上であることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, the Sfo ratio Z obtained by dividing the circumscribed circle occupancy Sfo of the fiber (min) by the circumscribed circle occupancy Sfo of the fiber (max) is preferably 0.20 or more.
本発明の繊維材料は、前記繊維(max)の円相当直径を前記繊維(min)の円相当直径で除することで表される繊維径比Yが10.0以下であることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, the fiber diameter ratio Y expressed by dividing the equivalent circle diameter of the fiber (max) by the equivalent circle diameter of the fiber (min) is preferably 10.0 or less.
本発明の繊維材料は、ストレート形状の繊維から成ることが好ましい。 The fiber material of the present invention is preferably composed of straight fibers.
本発明の繊維材料は、前記混繊繊維が2種類の横断面形状を共通にする繊維から成ることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, it is preferable that the mixed fiber is made of fibers having two kinds of cross-sectional shapes in common.
本発明の繊維材料は、前記繊維(max)と繊維(min)との割合が10:1〜1:2であることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, the ratio of the fiber (max) to the fiber (min) is preferably 10: 1 to 1: 2.
本発明の繊維材料は、前記繊維(max)と繊維(min)とが同一の素材で形成されることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, the fiber (max) and the fiber (min) are preferably formed of the same material.
本発明の繊維材料は、前記素材がエステル基含有ポリマーであることが好ましい。 In the fiber material of the present invention, the material is preferably an ester group-containing polymer.
本発明の繊維材料は、医療用途に用いることが好ましい。 The fiber material of the present invention is preferably used for medical purposes.
本発明の繊維材料は、浄化カラム用途に用いることが好ましい。 The fiber material of the present invention is preferably used for a purification column.
本発明の繊維材料は、β2−マイクログロブリンの吸着量が0.005mg/cm3以上であることが好ましい。 The fiber material of the present invention preferably has an adsorption amount of β 2 -microglobulin of 0.005 mg / cm 3 or more.
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繊維を用いてなる繊維材料、及びかかる繊維が内蔵された浄化カラムを提供できるものである。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fiber material which uses the fiber which can adsorb | suck efficiently the removal target substance in a to-be-processed liquid, and the purification | cleaning column incorporating such a fiber can be provided.
本発明で用いる繊維は、中実繊維と呼ばれる、中空部をもたない繊維の形状・形態をとる繊維から成る。中空繊維の場合には、上述した問題が懸念されることから、不適である。 The fiber used by this invention consists of a fiber which takes the shape and form of the fiber which does not have a hollow part called a solid fiber. In the case of a hollow fiber, the above-mentioned problems are concerned, so that it is not suitable.
本発明における繊維材料を構成する繊維の形態としては単繊維が好ましく、中実繊維の単繊維をそのまま束としたものでもよい。単繊維を複数絡み合わせ1本の糸としたマルチフィラメントにしてもよいが、絡み合った部分が被処理液と接触しにくいため好ましくない。なお、ここでいうマルチフィラメントには、同一繊維から構成されているもの、異なる種類の繊維から構成されているものの両方を含む。 As the form of the fibers constituting the fiber material in the present invention, single fibers are preferable, and solid single fibers may be bundled as they are. A multifilament in which a plurality of single fibers are entangled to form a single yarn may be used, but this is not preferable because the entangled portion is difficult to come into contact with the liquid to be treated. In addition, the multifilament here includes both those composed of the same fiber and those composed of different types of fibers.
本発明においては、横断面形状を共通にする中実繊維を複数種類有する繊維材料を用いる。複数種類を混繊することで、様々に組み合わせてそれぞれの特徴を活かし、また、1種類の繊維の持つ短所を別の種類の繊維により補うことが可能となる。その好ましい効果の一つは、少なくとも1種類の繊維として体積当たりの表面積が比較的大きい繊維を選定することで、高い吸着性能を期待できるとともに、横断面形状が共通しない別の繊維を用いることで、上記体積当たりの表面積が大きい繊維が隣接する繊維同士で重なり合って密着する現象を防止できることである。かかる観点からは、中実繊維の表面積増加度を制御することが一つのファクターとなる。ここで、表面積増加度とは、次の式(1)で表される値である。
表面積増加度=(繊維横断面における周長)/(繊維横断面と同じ断面積をもつ円における円周長) (1)
表面積増加度の測定方法を以下に記す。測定対象となる繊維の両端を、0.1g/mm2程度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、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。スカラ(株)の画像解析ソフト「Micro Measure ver.1.04」を用い、糸の断面の外周部をなぞることで繊維横断面の周長および断面積を測定する。この測定を50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表面積増加度とする。
In the present invention, a fiber material having a plurality of types of solid fibers having a common cross-sectional shape is used. By mixing a plurality of types, it is possible to utilize various characteristics by combining them in various ways, and it is possible to supplement the shortcomings of one type of fiber with another type of fiber. One of the preferable effects is that by selecting a fiber having a relatively large surface area per volume as at least one kind of fiber, a high adsorption performance can be expected, and another fiber having a common cross-sectional shape is used. It is possible to prevent a phenomenon in which fibers having a large surface area per volume overlap and adhere closely to each other. From this point of view, controlling the degree of increase in the surface area of the solid fiber is one factor. Here, the surface area increase degree is a value represented by the following equation (1).
Increase in surface area = (perimeter in fiber cross section) / (circumference length in a circle having the same cross-sectional area as the fiber cross section) (1)
The method for measuring the degree of surface area increase is described below. Both ends of the fiber to be measured are fixed with a tension of about 0.1 g / mm 2 and cut at random positions. Thereafter, the cut surface is enlarged with an optical microscope, DIGITAL MICROSCOPE DG-2 manufactured by SCARA, and photographed. When shooting, the scale is also shot at the same magnification. Using the image analysis software “Micro Measurement ver. 1.04” of SCARA Co., Ltd., the circumference and cross-sectional area of the fiber cross section are measured by tracing the outer circumference of the cross section of the yarn. This measurement is performed at 50 locations, the values are averaged, and the value obtained by rounding off the second decimal place is defined as the surface area increase degree.
本発明で用いる横断面形状を共通にする繊維について、2本の繊維の横断面を比較した際に、断面の外周部に突起を有する繊維は、突起を有しない繊維と形状を共通するとは言わない。突起の数が異なる場合もまた形状を共通にするとは言わない。突起の数が同じであっても、上記表面積増加度が30%以上異なるときは、形状を共通にするとは言わない。突起を有しない繊維のうち、丸形断面の繊維、楕円形断面の繊維は、同じ丸形断面の繊維、楕円形断面の繊維と比べ、上記表面積増加度が30%以上異なるとき、もしくは後述する異形度が50%以上異なるときには、形状を共通にするとは言わない。また、丸形もしくは楕円形断面の繊維は、角形の繊維と比べ形状を共通にするとは言わず、角形断面を有する繊維の中でも角数が異なる場合は形状を共通にするとは言わない。また、角数が同じ角形の断面を有する繊維であっても、表面積増加度が30%以上異なるときは、形状を共通にするとは言わない。なお、上記突起について、例えば、繊維断面が円形状、楕円形状であれば突起数0、L字形状であれば突起数2、Y字形状やT字形状であれば突起数3、十字形状であれば突起数4、星形形状であれば突起数5、水字形状であれば突起数6となる。 When fibers having the same cross-sectional shape used in the present invention are compared, the fibers having protrusions on the outer periphery of the cross-section are said to have the same shape as the fibers having no protrusions. Absent. When the number of protrusions is different, the shape is not said to be common. Even if the number of protrusions is the same, when the degree of surface area increase differs by 30% or more, the shape is not said to be common. Among fibers having no protrusions, round cross-section fibers and elliptic cross-section fibers have a surface area increase of 30% or more different from those of the same round cross-section fibers and elliptic cross-section fibers, or will be described later. When the degree of irregularity differs by 50% or more, the shape is not said to be common. In addition, a fiber having a round or elliptical cross section is not said to have a common shape as compared with a square fiber, and is not said to have a common shape when the number of corners is different among fibers having a square cross section. Moreover, even if the fibers have a square cross section with the same number of corners, they are not said to have a common shape when the degree of surface area increase differs by 30% or more. For example, if the fiber cross section is circular or elliptical, the number of protrusions is 0. If the fiber cross section is L, the number of protrusions is 2. If the shape is Y or T, the number of protrusions is 3. If there are 4 projections, 5 in the case of a star shape, and 6 projections in the case of a water shape.
本発明では、混繊繊維の全体における構成割合として5.0%以上存在する2種類以上の横断面形状を共通にする繊維のうち、表面積増加度が最も高い糸を繊維(max)と言う。かかる繊維(max)は混繊繊維の全体における構成割合が30.0%以上であり、好ましくは45.0%以上、より好ましくは55.0%以上となる。繊維(max)の構成割合が30.0%に満たないと、吸着性能向上が期待できない。尚、上述の表面積増加度が最も高い糸が複数存在する場合には、後述する外接円占有度がより高い断面形状の繊維を、本発明で用いる繊維(max)とする。 In the present invention, the yarn having the highest degree of surface area increase is called fiber (max) among the fibers sharing two or more kinds of cross-sectional shapes present as 5.0% or more as a constituent ratio in the entire mixed fiber. Such fibers (max) have a composition ratio of 30.0% or more in the entire mixed fiber, preferably 45.0% or more, more preferably 55.0% or more. If the composition ratio of the fiber (max) is less than 30.0%, improvement in adsorption performance cannot be expected. When a plurality of yarns having the highest degree of surface area increase are present, a fiber having a cross-sectional shape having a higher circumscribed circle occupancy described later is defined as a fiber (max) used in the present invention.
繊維(max)の表面積増加度が高いほど、体積当たりの表面積が多くなり、吸着性能が向上するため、繊維(max)の表面積増加度の下限としては、1.20以上であり、より好ましくは1.35以上、特に好ましくは1.45以上となる。繊維(max)の表面積増加度の下限が1.20に満たないと、吸着性能が不十分となる。繊維(max)の表面積増加度の上限としては6.6以下が好ましく、さらに好ましくは4.5以下、特に好ましくは3.6以下である。繊維(max)の表面積増加度の上限がこの好ましい範囲であると、繊維の強伸度が低下することはなく、紡糸安定性が保たれ、繊維形状の保持が容易である。また、繊維として成型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、繊維断面における突起が風や液体の流れを過度に妨げることはなく、繊維形状や、細孔径といったミクロ構造にもムラが生じにくい。 The higher the surface area increase of the fiber (max) is, the more the surface area per volume is increased and the adsorption performance is improved. Therefore, the lower limit of the surface area increase of the fiber (max) is 1.20 or more, more preferably 1.35 or more, particularly preferably 1.45 or more. If the lower limit of the surface area increase degree of the fiber (max) is less than 1.20, the adsorption performance becomes insufficient. The upper limit of the increase in the surface area of the fiber (max) is preferably 6.6 or less, more preferably 4.5 or less, and particularly preferably 3.6 or less. When the upper limit of the increase in the surface area of the fiber (max) is within this preferred range, the strength and elongation of the fiber are not lowered, the spinning stability is maintained, and the fiber shape can be easily maintained. In addition, when the spinning solution before being formed into fibers is quickly cooled using wind or liquid, the protrusions on the fiber cross section do not excessively obstruct the flow of the wind or liquid, and the microstructure such as the fiber shape and pore diameter Are less likely to cause unevenness.
ここで、混繊繊維の全体における構成割合とは、次の式(2)で表されるような、繊維材料を任意の箇所で切断した横断面において、全繊維中に含まれる、横断面を共通にする繊維の本数の割合である。
混繊材料の全体における構成割合(%)=横断面を共通にする繊維の本数(本)/全繊維本数(本)×100 (2)
また、混繊繊維の全体における構成割合が5.0%以上である複数種類の横断面形状の繊維のうち、表面積増加度が最も低く、繊維(max)に比べて表面積増加度が3.0%以上低い繊維を繊維(min)と言う。繊維(min)は、混繊繊維の全体における構成割合として8.0%以上含まれることで、繊維(max)同士の密着を抑制する効果が得られる。繊維(min)の混繊繊維の全体における構成割合は、好ましくは12.0%以上、より好ましくは16.0%以上、さらに好ましくは23.0%以上である。繊維(min)の混繊繊維の全体における構成割合の上限としては、好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下、さらに好ましくは52%以下、特に好ましくは36%以下である。繊維(min)の混繊繊維の全体における構成割合の上限がこの好ましい範囲であると、繊維材料としての表面積量が十分となり、また、繊維(min)同士での密着が起こりにくく、吸着性能が保たれる。尚、上述の表面積増加度が最も低い糸が複数存在する場合には、後述する外接円占有度がより低い断面形状の繊維を、本発明で用いる繊維(min)とする。
Here, the composition ratio in the whole of the mixed fiber is the cross section included in all the fibers in the cross section obtained by cutting the fiber material at an arbitrary position as represented by the following formula (2). This is the ratio of the number of common fibers.
Composition ratio (%) in the entire mixed fiber material = number of fibers having a common cross section (number) / total number of fibers (number) × 100 (2)
Moreover, the surface area increase degree is the lowest among a plurality of types of cross-sectional shape fibers having a composition ratio of 5.0% or more in the entire mixed fiber, and the surface area increase degree is 3.0 compared to the fiber (max). % Or lower fiber is referred to as fiber (min). By containing 8.0% or more of the fibers (min) as a constituent ratio of the entire mixed fiber, an effect of suppressing adhesion between the fibers (max) can be obtained. The composition ratio of the fibers (min) in the entire mixed fiber is preferably 12.0% or more, more preferably 16.0% or more, and further preferably 23.0% or more. The upper limit of the constituent ratio of the entire mixed fiber of fibers (min) is preferably 70% or less, more preferably 60% or less, still more preferably 52% or less, and particularly preferably 36% or less. If the upper limit of the composition ratio of the mixed fibers of the fibers (min) is within this preferable range, the surface area amount as the fiber material is sufficient, and the adhesion between the fibers (min) hardly occurs, and the adsorption performance is improved. Kept. When there are a plurality of yarns having the lowest degree of surface area increase, the fiber having a cross-sectional shape with a lower circumscribed circle occupancy (to be described later) is defined as a fiber (min) used in the present invention.
本発明においては、中実繊維の異形度の制御も重要となる場合がある。ここで言う異形度とは、繊維横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から次の式(3)にて表される値である。
異形度=Do/Di (3)
本発明においては、繊維(min)の混繊繊維の全体における構成割合は8.0%以上であることを考慮すると、繊維(min)の異形度の好ましい下限は1.10、より好ましくは1.20以上、さらに好ましくは1.60以上、特に好ましくは2.10以上である。繊維(min)の異形度の下限がこの好ましい範囲であると、繊維材料全体の嵩高効果が保たれる。一方で繊維(min)の異形度の上限としては、好ましくは6.00以下であり、より好ましくは5.00以下、特に好ましくは3.80以下である。繊維(min)の異形度の上限がこの好ましい範囲であると、繊維(max)と合わせた嵩高性が適度で、繊維材料として扱いやすくなり、ケースなどへの挿入性が容易である。また、繊維の強伸度が低下することはなく、紡糸安定性が保たれ、繊維形状の保持が容易である。さらに、繊維として成型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、繊維断面における突起が風や液体の流れを過度に妨げることはなく、繊維形状や、細孔径といったミクロ構造にもムラが生じにくい。
In the present invention, control of the degree of deformation of solid fibers may be important. The degree of irregularity referred to here is the ratio of the diameter of the inscribed circle to the circumscribed circle when the fiber cross section is observed, that is, the diameter Di of the inscribed circle and the diameter Do of the circumscribed circle according to the following equation (3). The value represented.
Deformity = Do / Di (3)
In the present invention, the lower limit of the degree of irregularity of the fiber (min) is preferably 1.10, more preferably 1 considering that the composition ratio of the fiber (min) in the entire mixed fiber is 8.0% or more. .20 or more, more preferably 1.60 or more, and particularly preferably 2.10 or more. When the lower limit of the degree of deformation of the fiber (min) is within this preferable range, the bulky effect of the entire fiber material is maintained. On the other hand, the upper limit of the degree of deformation of the fiber (min) is preferably 6.00 or less, more preferably 5.00 or less, and particularly preferably 3.80 or less. When the upper limit of the degree of deformation of the fiber (min) is within this preferable range, the bulkiness combined with the fiber (max) is appropriate, and it is easy to handle as a fiber material, and insertion into a case or the like is easy. In addition, the strength and elongation of the fiber do not decrease, the spinning stability is maintained, and the fiber shape can be easily maintained. Furthermore, when the spinning dope before being formed into fibers is quickly cooled using wind or liquid, the protrusions on the fiber cross section do not excessively obstruct the flow of the wind or liquid, and the microstructure such as the fiber shape and pore diameter Are less likely to cause unevenness.
ここで、異形断面については、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を例示している。 Here, the irregular cross-section may be a shape that retains symmetry such as line symmetry and point symmetry, or may be asymmetric, but is generally symmetric in terms of having uniform fiber properties. The shape is preferred. When it is determined that the irregular cross-section generally retains line symmetry and point symmetry, the inscribed circle is a circle inscribed in the curve that defines the fiber in the fiber cross section, and the circumscribed circle is the fiber cross section. Is a circle circumscribing the curve that outlines the fiber. FIG. 1 illustrates circumscribed circles, inscribed circles, and diameters Do and Di when a modified cross-section fiber having three protrusions is used.
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、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を内接円とする。一方、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を外接円とする。 On the other hand, when it is determined that the deformed cross section is a shape that does not retain line symmetry or point symmetry at all, it is inscribed at least at two points with the curve that forms the outline of the fiber, and exists only inside the fiber, A circle having the maximum radius that can be taken in a range in which the circumference of the inscribed circle does not intersect with the curve forming the fiber outline is defined as the inscribed circle. On the other hand, a circle that circumscribes at least two points in the curve showing the contour of the fiber, exists only outside the fiber cross section, and has a minimum radius that can be taken in a range where the circumference of the circumscribed circle does not intersect the fiber contour. Yen.
異形度の測定方法としては、表面積増加度の測定と同様の手順で切断、拡大して写真撮影し、画像解析ソフトを用いて繊維横断面の外接円の直径Doおよび内接円の直径Diを計測する。そして上式(3)により算出する。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。 As a method of measuring the degree of irregularity, the photograph is cut, enlarged and photographed in the same procedure as the measurement of the degree of increase in surface area, and the diameter Do of the circumscribed circle and the diameter Di of the inscribed circle of the fiber cross section are determined using image analysis software. measure. And it calculates by the above formula (3). 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.
また、繊維(min)および繊維(max)の外接円占有度Sfoを制御することが好ましい。外接円占有度は次の式(4)で表される。
外接円占有度Sfo=(繊維横断面の断面積Sf)/(繊維横断面の外接円で囲まれる面積So) (4)
繊維(max)は、Sfoを大きくすることで、効率よく表面積量を稼ぐことができる。その一方で、繊維(min)のSfoが小さいほど、単位断面積当たりの繊維の占有面積が小さいため、嵩高くすることができる。そのため、繊維(min)のSfoの上限は、好ましくは0.90以下、さらに好ましくは0.70以下、特に好ましくは0.50以下となる。繊維(min)のSfoの下限としては、0.05以上が好ましく、より好ましくは0.15以上である。繊維(min)のSfoの下限がこの好ましい範囲であると、繊維の強伸度が損なわれることはない。また、繊維(max)の外接円占有度Sfoを、繊維(min)の外接円占有度Sfoで除したSfo比Zは、好ましくは0.20以上であり、より好ましくは0.40以上、さらに好ましくは0.80以上、特に好ましくは1.10以上となる。Sfo比Zをこの好ましい範囲とすることで、効率良く表面積を稼ぎつつ嵩高性を得ることができるため、繊維材料として優れた吸着性能を発揮できる。
It is also preferable to control the circumscribed circle occupancy Sfo of the fibers (min) and fibers (max). The circumscribed circle occupancy is expressed by the following equation (4).
Circumscribed circle occupancy Sfo = (cross-sectional area Sf of fiber cross section) / (area So surrounded by circumscribed circle of fiber cross section) (4)
The fiber (max) can efficiently increase the surface area by increasing Sfo. On the other hand, the smaller the Sfo of the fiber (min), the smaller the occupied area of the fiber per unit cross-sectional area, so that the bulk can be increased. Therefore, the upper limit of Sfo of the fiber (min) is preferably 0.90 or less, more preferably 0.70 or less, and particularly preferably 0.50 or less. The lower limit of Sfo of the fiber (min) is preferably 0.05 or more, more preferably 0.15 or more. If the lower limit of the Sfo of the fiber (min) is within this preferred range, the high elongation of the fiber is not impaired. The Sfo ratio Z obtained by dividing the circumscribed circle occupancy Sfo of the fiber (max) by the circumscribed circle occupancy Sfo of the fiber (min) is preferably 0.20 or more, more preferably 0.40 or more, Preferably it is 0.80 or more, and particularly preferably 1.10 or more. By setting the Sfo ratio Z within this preferable range, the bulkiness can be obtained while efficiently increasing the surface area, and therefore, excellent adsorption performance as a fiber material can be exhibited.
外接円占有度の測定方法としては、異形度の測定と同様の手順で繊維を切断、拡大して写真撮影し、画像解析ソフトを用いて繊維横断面の外接円の直径Doと、繊維横断面の断面積Sfを計測し、DoからSoを求め、上式(4)により算出する。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繊維の外接円占有度とする。 As a method of measuring the circumscribed circle occupancy, the fiber is cut, enlarged and photographed in the same procedure as the measurement of the profile, and the diameter Do of the circumscribed circle of the fiber cross section and the fiber cross section are measured using image analysis software. The cross-sectional area Sf is measured, and So is obtained from Do and calculated by the above equation (4). This measurement is performed at 30 locations, the values are averaged, and the value rounded to the second decimal place is taken as the circumscribed circle occupancy of the fiber.
繊維横断面の円相当直径としては、繊維(max)と繊維(min)はほぼ同等であることが好ましい。そのため、繊維材料において、繊維(min)の円相当直径を繊維(max)の円相当直径で除した繊維径比Yの上限は、10.0以下であることが好ましく、さらに好ましくは3.0以下、特に好ましくは1.4以下となる。またYの下限としては、0.2以上が好ましく、より好ましくは0.5以上、特に好ましくは0.7以上となる。繊維径比Yがこの好ましい範囲であると、衝撃などにより破損しやすい糸が無く、また、繊維材料全体として表面積が低下することもない。 As the equivalent circle diameter of the fiber cross section, the fiber (max) and the fiber (min) are preferably substantially equal. Therefore, in the fiber material, the upper limit of the fiber diameter ratio Y obtained by dividing the equivalent circle diameter of the fiber (min) by the equivalent circle diameter of the fiber (max) is preferably 10.0 or less, and more preferably 3.0. Hereinafter, it is particularly preferably 1.4 or less. Further, the lower limit of Y is preferably 0.2 or more, more preferably 0.5 or more, and particularly preferably 0.7 or more. When the fiber diameter ratio Y is within this preferred range, there is no yarn that is easily damaged by impact or the like, and the surface area of the entire fiber material is not reduced.
また円相当直径の絶対値について、繊維(max)の円相当直径としては、10μm以上、1,000μm以下であることが好ましく、20μm以上、500μm以下であることがより好ましい。繊維(max)の円相当直径がこの好ましい範囲であると、糸の機械的強度が保たれ、十分な吸着性能が得られる。 Regarding the absolute value of the equivalent circle diameter, the equivalent circle diameter of the fiber (max) is preferably 10 μm or more and 1,000 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 500 μm or less. When the equivalent circle diameter of the fiber (max) is within this preferable range, the mechanical strength of the yarn is maintained and sufficient adsorption performance is obtained.
上記円相当直径の測定方法としては、測定対象となる糸の両端を、0.01〜0.1g/mm2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、例えば上記したスカラ社製品等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、上記したスカラ(株)社製画像解析ソフトを用い、糸の断面の外周部をなぞって断面積Sを算出し、次の式(5)により個々の目開きの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。
繊維横断面の円相当直径=2×(S/π)1/2 (5)
本発明における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)、ポリエステル等のエステル基含有ポリマー、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。上記PMMAのような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。
As a method of measuring the equivalent circle diameter, both ends of a yarn to be measured are fixed and cut in a state where a tension of 0.01 to 0.1 g / mm 2 is applied. Thereafter, the cut surface is enlarged with an optical microscope, for example, the above-mentioned SCARA product or the like, and photographed. In that case, the scale is also photographed at the same magnification. After digitizing the image, the cross-sectional area S is calculated by tracing the outer periphery of the cross-section of the yarn using the above-mentioned image analysis software manufactured by SCARA, Inc. The equivalent diameter is calculated. Calculate the average of the 30 measured values and round off to the first decimal place.
Equivalent circle diameter of fiber cross section = 2 × (S / π) 1/2 (5)
The fiber material in the present invention is not particularly limited, but organic materials are preferably used from the viewpoint of ease of molding and cost, and esters such as polymethyl methacrylate (hereinafter referred to as PMMA) and polyester. A group-containing polymer, polyacrylonitrile (hereinafter referred to as PAN), polysulfone, polyethersulfone, polyarylethersulfone, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, cellulose, cellulose triacetate, ethylene-vinyl alcohol copolymer, and the like are used. Among them, it is preferable to include a material that is hydrophobic to some extent and has a property of adsorbing proteins and the like, and examples thereof include PMMA and PAN. PMMA and PAN are also representative examples of fibers having a uniform structure in the thickness direction, and are preferable because a structure having a uniform structure and a sharp pore size distribution can be easily obtained. A polymer containing an ester group such as the above PMMA is preferable because it is excellent in biocompatibility and easily develops a function by controlling a terminal group. In particular, PMMA is an amorphous polymer, is excellent in moldability and cost, and has high transparency. Therefore, the internal state of the fiber is relatively easy to observe, and it is easy to evaluate the fouling state.
また、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5μeq以上、30μeq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 fiber may also have a negative charge. It has also been reported that the inclusion of a functional group having a negative charge in at least a part of the material increases the hydrophilicity and tends to finely disperse (that is, many fine pores are formed). Materials having a substituent such as sulfo group, carboxyl group, phosphoric acid group, phosphorous acid group, ester group, sulfite group, hyposulfite group, sulfide group, phenol group, hydroxysilyl group as the functional group having negative charge Is mentioned. Among these, at least one selected from a sulfo group, a carboxyl group, and an ester group is preferable. As those having a sulfo group, vinyl sulfonic acid, acrylic sulfonic acid, methacryl sulfonic acid parastyrene sulfonic acid, 3-methacryloxypropane sulfonic acid, 3-acryloxypropane sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid and These sodium salts, potassium salts, ammonium salts, pyridine salts, quinoline salts, tetramethylammonium salts and the like can be mentioned. The negative charge amount is preferably 5 μeq or more and 30 μeq or less per 1 g of dried fiber. The negative charge amount can be measured using, for example, a titration method.
また、本発明の繊維(max)は、多孔質であり、細孔比表面積を制御することで被吸着物質の吸着性能を向上させることができる。そのため、細孔比表面積の下限としては5m2/g以上である。細孔比表面積が5m2/gに満たないと、被吸着物質の吸着性能を向上させることができない。細孔比表面積の下限は、好ましくは10m2/g以上、より好ましくは30m2/g以上、さらに好ましくは120m2/g以上、特に好ましくは170m2/g以上である。一方で、細孔比表面積の上限としては好ましくは1,000m2/g以下であり、より好ましくは800m2/g以下、さらに好ましくは650m2/g以下、特に好ましくは500m2/g以下である。細孔比表面積の上限がこの好ましい範囲であると、機械的強度が保たれる。また、繊維(min)については細孔を持たない構造でもよいが、前述のように、繊維(max)と同等の細孔比表面積を有することにより、吸着性能向上が期待できる。 Moreover, the fiber (max) of the present invention is porous, and the adsorption performance of the substance to be adsorbed can be improved by controlling the pore specific surface area. Therefore, the lower limit of the pore specific surface area is 5 m 2 / g or more. If the pore specific surface area is less than 5 m 2 / g, the adsorption performance of the substance to be adsorbed cannot be improved. The lower limit of the pore specific surface area is preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more, still more preferably 120 m 2 / g or more, and particularly preferably 170 m 2 / g or more. On the other hand, the upper limit of the pore specific surface area is preferably 1,000 m 2 / g or less, more preferably 800 m 2 / g or less, further preferably 650 m 2 / g or less, particularly preferably 500 m 2 / g or less. is there. When the upper limit of the pore specific surface area is within this preferable range, the mechanical strength is maintained. The fiber (min) may have a structure having no pores, but as described above, the adsorption performance can be improved by having a pore specific surface area equivalent to that of the fiber (max).
細孔比表面積は、非特許文献1に記載のように示差走査熱量計(DSC)を用いた示差走査熱量(DSC)測定により、細孔内の水の毛管凝集による氷点降下度を測ることで求められる。上記測定・算出方法においては、上述した非特許文献1の記載を参照する。 As described in Non-Patent Document 1, the pore specific surface area is obtained by measuring the degree of freezing point by capillary aggregation of water in the pores by differential scanning calorimetry (DSC) measurement using a differential scanning calorimeter (DSC). Desired. In the measurement / calculation method, the description of Non-Patent Document 1 described above is referred to.
中実糸の多孔質構造は、被吸着物質の吸着速度に影響を及ぼす重要な因子である。平均細孔半径が小さいと、被吸着物質が拡散によって孔の内部に入り込むことが難しくなり、吸着効率が低下する。一方で細孔半径が大きすぎる場合には、孔の空隙部分に被吸着物質が吸着されないため、逆に吸着効率が低下する。すなわち、除去対象とする被吸着物質の大きさに応じて最適な孔径が存在し、孔径の選択を誤ると十分な被吸着物質の吸着が出来ない。これらのことから、中実糸の平均細孔半径は1〜100nmの範囲内がよく、この範囲であれば、低分子物質や、タンパク質、低密度リポ蛋白質などのタンパク質・脂質集合体等の物質の吸着が可能となる。タンパク質を吸着除去する際の平均細孔半径は、1nm以上、100nm以下、さらには5nm以上、50nm以下が好ましい。多孔質繊維の平均細孔半径は、細孔比表面積と同様に非特許文献1に記載の示差走査熱量計(DSC)を用いた示差走査熱量測定により、細孔内の水の毛管凝集による氷点降下度を測ることで求められる。上記測定・算出方法においては、非特許文献1の記載を参照する。 The porous structure of the solid yarn is an important factor affecting the adsorption rate of the substance to be adsorbed. If the average pore radius is small, it becomes difficult for the substance to be adsorbed to enter the inside of the pores by diffusion, and the adsorption efficiency is lowered. On the other hand, if the pore radius is too large, the adsorbed substance is not adsorbed in the voids of the pores, and the adsorption efficiency is reduced. That is, there is an optimum pore size according to the size of the substance to be adsorbed to be removed, and if the pore diameter is selected incorrectly, the adsorbed substance cannot be adsorbed sufficiently. For these reasons, the average pore radius of the solid yarn should be in the range of 1 to 100 nm, and within this range, substances such as low-molecular substances, proteins, lipid aggregates such as proteins and low-density lipoproteins, etc. Can be adsorbed. The average pore radius when adsorbing and removing proteins is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, more preferably 5 nm or more and 50 nm or less. The average pore radius of the porous fiber is determined by the differential scanning calorimetry using the differential scanning calorimeter (DSC) described in Non-Patent Document 1 as well as the pore specific surface area. It is obtained by measuring the degree of descent. For the measurement / calculation method, the description in Non-Patent Document 1 is referred to.
本発明に係る繊維は、糸の断面構造は特に限定されないが、均質構造をもつ繊維であると繊維の厚み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。ここで、非溶媒誘起型相分離法で作製した糸などにおいてマクロボイドを有する不均質な構造がよく見られる。ここでいうマクロボイドとは、直径25μm以上の孔のことである。本発明においては、このような直径25μm以上の孔が存在しないことが好ましく、15μm以上の孔が存在しないことがより好ましく、8μm以上の孔が存在しないことがさらに好ましい。このように直径が特定の大きさ以上のボイドが存在しないと、体積当たりの表面積が低下せず、繊維の物理的性質を必要範囲に維持することができる。ただし、ここでいう直径とは、孔の形状が球形以外の、例えば卵型などである場合には、その孔の短径を指す。 In the fiber according to the present invention, the cross-sectional structure of the yarn is not particularly limited, but a fiber having a homogeneous structure is preferable because it has a homogeneous porous structure in the thickness direction of the fiber so that an adsorption area can be further secured. Here, heterogeneous structures having macrovoids are often seen in yarns produced by non-solvent induced phase separation. The macro void referred to here is a hole having a diameter of 25 μm or more. In the present invention, it is preferable that such a hole having a diameter of 25 μm or more does not exist, more preferably a hole having a diameter of 15 μm or more does not exist, and further preferably no hole having a diameter of 8 μm or more exists. Thus, if there is no void having a diameter larger than a specific size, the surface area per volume does not decrease, and the physical properties of the fiber can be maintained within a necessary range. However, the diameter here refers to the short diameter of the hole when the shape of the hole is other than a spherical shape, such as an egg shape.
本発明の繊維材料を製造する方法としては、従来より知られている後混繊方式および紡糸混繊方式のいずれもが適用できる。後混繊方式としては、紡糸の水洗工程や巻き取り工程に繊維を供給して混繊する方法、エアー交絡によって混繊する方法、合撚や合糸、引き揃えによって混繊する方法、交織によって混繊する方法、交編によって混繊する方法、液体中で分散させ回収する方法などが挙げられるがこれらに限定されない。また、紡糸混繊方式としては、複合紡糸が挙げられる。複合紡糸には複数の吐出孔を穿孔した同一の口金から複数の糸条を同時に吐出して巻き取る方法や、モノホール口金を利用して、異なる吐出口形状をもつ口金を口金吐出ブロックで混在させることで、異なる断面形状の糸条を同時に吐出して巻き取る方法などがある。尚、後混繊は、紡糸混繊方式に比べて部分的な偏りが生じ易く、繊維の断面の状態を見た場合、部分的な偏りが生じてしまうことがあり、繊維材料としての品質安定性に課題がある。紡糸混繊方式の場合、偏りが生じにくく、品質も安定させることができるため好ましい。また、口金の構成、配置を適宜変更することで繊維形状の組み合わせ、混繊比率を容易に変更できる点でも有利である。なお、本発明における作用・効果を妨げない範囲で、添加剤等が添加されていてもよい。 As a method for producing the fiber material of the present invention, any of conventionally known post-mixing method and spinning-mixing method can be applied. As the post-mixing method, fiber is supplied to the washing process and winding process of spinning, the method is mixed by air entanglement, the method is mixed by air entanglement, the method is mixed by twisting and combining, and the method is mixed by weaving. Examples thereof include, but are not limited to, a method of mixing, a method of mixing by knit, a method of dispersing and collecting in a liquid. Moreover, composite spinning is mentioned as a spinning fiber mixing system. For composite spinning, a method in which a plurality of yarns are simultaneously discharged and wound from the same base having a plurality of discharge holes, or a base having different discharge port shapes is mixed in a base discharge block by using a monohole base. By doing so, there is a method of simultaneously discharging and winding yarns having different cross-sectional shapes. In addition, post-mixing is more likely to be partially biased compared to the spinning and blending method, and if the cross-section of the fiber is viewed, it may be partially biased, resulting in stable quality as a fiber material. There is a problem with sex. In the case of the spinning and blending method, it is preferable that unevenness is hardly generated and the quality can be stabilized. It is also advantageous in that the combination of fiber shapes and the fiber mixing ratio can be easily changed by appropriately changing the configuration and arrangement of the base. In addition, the additive etc. may be added in the range which does not prevent the effect | action and effect in this invention.
また、繊維(max)と繊維(min)は同一の素材であることが好ましい。このようにすることで、細孔構造といった物理的性質や、また化学的性質を共通にする繊維材料として、目的とする吸着対象物質をより効果的に除去することができる。また、多錘での紡糸マシンで紡糸する場合、同じ紡糸原液を供給し、吐出される口金の構成を適宜選択することで、口金吐出の段階から混繊することができるため、生産性も高い。 Moreover, it is preferable that a fiber (max) and a fiber (min) are the same raw materials. By doing in this way, the target adsorption | suction object substance can be more effectively removed as a fiber material which shares physical properties, such as a pore structure, and a chemical property. In addition, when spinning with a multi-spindle spinning machine, the same spinning stock solution is supplied, and the composition of the die to be discharged can be selected as appropriate, so that the fibers can be mixed from the stage of the die discharge, resulting in high productivity. .
さらに、繊維材料を構成する、異なる横断面形状をもつ繊維の種類の数としては、生産性および繊維材料の制御という観点からは、少ない方が好ましく、好ましくは4種類以下であり、より好ましくは3種類以下であり、さらに好ましくは繊維(max)と繊維(min)の2種類のみから構成することである。 Further, the number of types of fibers having different cross-sectional shapes constituting the fiber material is preferably smaller from the viewpoint of productivity and control of the fiber material, preferably 4 types or less, more preferably It is 3 or less types, More preferably, it is comprised only from 2 types, a fiber (max) and a fiber (min).
また、繊維(max)と繊維(min)の比率は、好ましくは10:1〜1:2、さらに好ましくは8:1〜1:1、より好ましくは5:1〜1:1、特に好ましくは3:1〜2:1である。上記比率の上限から下限までのいずれの組み合わせでもよい。このようにすることで、繊維(max)による表面積増加と、繊維(min)による嵩高効果すなわち糸の分散性向上を両立できると考えられる。 The ratio of the fibers (max) to the fibers (min) is preferably 10: 1 to 1: 2, more preferably 8: 1 to 1: 1, more preferably 5: 1 to 1: 1, particularly preferably. 3: 1 to 2: 1. Any combination from the upper limit to the lower limit of the ratio may be used. By doing in this way, it is thought that the surface area increase by a fiber (max) and the bulky effect by a fiber (min), ie, the dispersibility improvement of a thread | yarn, are compatible.
本発明で用いる繊維材料の形態・形状としては、織物、編物、不織布、ストレート形状などが挙げられる。織物の種類としては、平織、綾織、朱子織、ななこ織、急斜文織、よこ二重織、たて二重織などである。編物の種類としては、緯編地である平編、鹿の子編、リブ編、両面編などである。不織布の種類としては、短繊維不織布、長繊維不織布、フラッシュ紡糸法による不織布、メルトブロー法による不織布などとなる。これらの中では、編物が特に好ましい。この理由としては、繊維屑が発生しにくいことや空隙のサイズにばらつきができにくく一定に制御しやすいためである。一方、ストレート形状のものは、カラムケースの両側開口部を結ぶ軸方向に対して平行に挿入しやすく、また、被処理液の流路を吸着材とは別に確保できるため、流路抵抗の抑制や被処理液中の溶質の付着などに関して有利であるため好ましい。 Examples of the form and shape of the fiber material used in the present invention include woven fabric, knitted fabric, non-woven fabric, and straight shape. The types of woven fabrics include plain weave, twill weave, satin weave, Nanako weave, steep oblique weave, weft double weave, warp double weave and the like. The types of the knitted fabric include a flat knitted fabric, a Kanoko knitted fabric, a rib knitted fabric, a double-sided knitted fabric which are weft knitted fabrics. Examples of the nonwoven fabric include a short fiber nonwoven fabric, a long fiber nonwoven fabric, a nonwoven fabric obtained by a flash spinning method, and a nonwoven fabric obtained by a melt blow method. Among these, a knitted fabric is particularly preferable. This is because fiber waste is less likely to be generated and the size of the voids is less likely to vary and can be controlled easily. On the other hand, the straight shape can be easily inserted parallel to the axial direction connecting the openings on both sides of the column case, and the flow path of the liquid to be treated can be secured separately from the adsorbent, thus suppressing the flow resistance. It is preferable because it is advantageous with respect to adhesion of solutes in the liquid to be treated.
紡糸した繊維を収束する手法としては、一度カセに巻き取りその後に目的の形状に加工する方法や、繊維をそのまま加工装置へ導入する方法がある。カセには、平行カセ、多角かせ、円形かせなどがあるが、ストレート形状の繊維束を取得する場合には、平行カセ、多角かせが好ましい。 As a method for converging the spun fibers, there are a method in which the fibers are wound once in a fisseur and then processed into a target shape, and a method in which the fibers are introduced into a processing apparatus as they are. There are parallel caskets, polygonal skeins, circular skeins, etc., but parallel caskets and polygonal skeins are preferred when obtaining straight fiber bundles.
本発明による混繊技術を用いることで糸の分散性を向上させることが可能であるが、カセで巻き取った後の繊維材料の取り扱い性を向上させるため、すなわち繊維材料の繊維同士が静電気などによって反発しまとまりがなくなるのを防ぐために、繊維材料をフィルムやネット、メッシュ、不織布などで巻き込んだり、繊維にカバリング糸と呼ばれるような糸を巻きつけても良い。 Although it is possible to improve the dispersibility of the yarn by using the fiber mixing technique according to the present invention, in order to improve the handleability of the fiber material after being wound with a fass, that is, the fibers of the fiber material are static electricity, etc. In order to prevent the rebound from being lost, the fiber material may be wound with a film, a net, a mesh, a nonwoven fabric or the like, or a thread called a covering thread may be wound around the fiber.
本発明の繊維材料のβ2−ミクログリブリン(以下、β2−MG)吸着量は、好ましくは0.005mg/cm3以上、より好ましくは0.014mg/cm3以上、さらに好ましくは0.020mg/cm3以上、特に好ましくは0.026mg/cm3以上である。β2−MGの吸着量がこの好ましい範囲であると、カラムなどに充填した場合。充填する繊維数を多くしなくても良好な吸着性能を示し、カラム体積が増大せず、コストを節減し、取り扱い性に優れる。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しないため、血圧低下などの重篤な副作用を引き起こすこともない。 Beta 2 of fiber material of the present invention - Micro glycidyl Brin (hereinafter, beta 2 -MG) adsorption is preferably from 0.005 mg / cm 3 or more, more preferably 0.014 mg / cm 3 or more, more preferably 0. 020mg / cm 3 or more, and particularly preferably 0.026 mg / cm 3 or more. When the amount of adsorption of β 2 -MG is within this preferable range, the column is packed. Even if the number of fibers to be packed is not increased, good adsorption performance is exhibited, the column volume does not increase, the cost is reduced, and the handleability is excellent. In particular, when blood is used as the liquid to be treated, the amount of blood taken out from the body does not increase, so that serious side effects such as a decrease in blood pressure are not caused.
糸の吸着性能は、長期透析合併症である透析アミロイドーシスの原因タンパク質であるβ2−MGを吸着対象として、下記の通りバッチで容易に測定することができる。すなわち、まず、アジ化ナトリウムを添加した牛血液について、ヘマトクリットが30±3%、総タンパク量が6.5±0.5g/dLとなるように調整する。尚、採血後5日以内の牛血漿を用いる。次に、β2−MG濃度が1mg/Lになるように加え、撹拌する。さらに、繊維材料を、繊維をおよそ100本含み、かつ繊維の体積が0.0905cm3となるように長さを調整し、例えばグライナー社製の15mLの遠沈管に入れる。そこへ上記牛血漿12mL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、室温(20〜25℃)で1h攪拌する。攪拌前のβ2−MG濃度C1(mg/mL)と、攪拌後のβ2−MG濃度C2(mg/mL)を測定するため、各々1mLずつサンプリングし、−20℃以下の冷凍庫で保存する。β2−MG濃度をラテックス凝集法で測定し、次の式(6)から繊維体積当りの吸着量、繊維表面積当の吸着量を算出する。
繊維体積あたりの吸着量(mg/cm3)=(C1−C2)×12/0.0905 (6)
本発明に係る繊維を作製するための紡糸口金の吐出形状としては図2および図4〜7に示すようなものを使用することができる。
The adsorption performance of the yarn can be easily measured in a batch as described below using β 2 -MG, which is a causative protein of dialysis amyloidosis, which is a long-term dialysis complication, as an adsorption target. That is, first, the bovine blood to which sodium azide has been added is adjusted so that the hematocrit is 30 ± 3% and the total protein amount is 6.5 ± 0.5 g / dL. In addition, bovine plasma within 5 days after blood collection is used. Next, the β 2 -MG concentration is added to 1 mg / L and stirred. Further, the length of the fiber material is adjusted so that the fiber material contains about 100 fibers and the volume of the fibers becomes 0.0905 cm 3 , and the fiber material is put into, for example, a 15 mL centrifuge tube manufactured by Greiner. 12 mL of the above bovine plasma is put therein, and using a Wave-SI manufactured by TAITEC, for example, a seesaw shaker, the scale is set to 38 and the angle is maximum (one reciprocation in 1.7 seconds), and at room temperature (20 to 25 ° C.). Stir for 1 h. In order to measure β 2 -MG concentration C 1 (mg / mL) before stirring and β 2 -MG concentration C 2 (mg / mL) after stirring, 1 mL each was sampled and stored in a freezer at −20 ° C. or lower. save. The β 2 -MG concentration is measured by the latex agglomeration method, and the adsorption amount per fiber volume and the adsorption amount per fiber surface area are calculated from the following equation (6).
Adsorption amount per fiber volume (mg / cm 3 ) = (C 1 -C 2 ) × 12 / 0.0905 (6)
As the discharge shape of the spinneret for producing the fiber according to the present invention, those shown in FIGS. 2 and 4 to 7 can be used.
本発明における繊維材料は、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 fiber material in the present invention can be used as a purification column by being incorporated in 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。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。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、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。 As the shape of the casing, both ends are open ends, and examples thereof include a rectangular cylinder and a cylindrical body such as a square cylindrical body and a hexagonal cylindrical body. Among these, a cylindrical body, particularly a cylindrical body having a perfect circular section is preferable. This is because the casing does not have corners, so that the retention of blood at the corners can be suppressed. Moreover, by making both sides open ends, the flow of the processing liquid is less likely to be turbulent, and pressure loss can be minimized. Moreover, it is preferable that a casing is an instrument comprised with a plastic, a metal, etc. Among these, plastic is preferably used from the viewpoints of cost, moldability, weight, blood compatibility and the like. In the case of plastic, for example, a thermoplastic resin excellent in 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, polyether sulfones. Resin, polyolefin resin, polystyrene resin, and mixtures thereof. Among these, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, and derivatives thereof are preferable 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 the internal state can be confirmed during perfusion of blood, for example. Resins with excellent radiation resistance are used when radioactive irradiation is performed during sterilization. This is because it is preferable. The resin is manufactured by injection molding using a mold or by cutting a material.
浄化カラムの端部封止方法としては、メッシュを配置する方法や、樹脂で固定して隔壁を貫通しケーシング内外を連通する貫通孔を設ける手法もある。ここで、貫通孔とは隔壁部の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。この中でも、メッシュを配置する方法は、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より好ましい。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、邪魔板あるいは整流板と呼ばれるような流れを制御する板を付与してもよい。 As a method for sealing the end of the purification column, there are a method of arranging a mesh and a method of providing a through hole that is fixed with resin and penetrates the partition wall to communicate the inside and outside of the casing. Here, the through hole is an opening that penetrates the partition wall in the fiber longitudinal direction. In other words, it is a hole that exists in and penetrates the partition wall and communicates the inside and outside of the casing. Among these, the method of arranging the mesh is more preferable because the process is easier than the method of forming the partition walls and the dispersibility of the liquid in the column is high. Further, for the purpose of further improving the dispersibility of the liquid to be treated in the column, a mesh having a large pressure loss due to a part of the mesh, or a plate for controlling a flow called a baffle plate or a baffle plate may be provided.
カラムに内蔵する際の繊維材料の形状としては上述の通りストレート形状が好ましいが、ストレート形状の繊維束をカラムケースの両側開口部を結ぶ軸方向に対して略平行に挿入することが好ましい。ストレート形状の繊維束は、被処理液が繊維に沿って流れるため乱流になりにくく、カラム内に被処理液を均等に分配しやすい。また、流路抵抗の抑制ができ、被処理液中の溶質の付着などによる圧力損失の増大に対しても有利である。そのため、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、残血なども起きにくい。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1,000本〜500,000本が好ましい。 The shape of the fiber material when incorporated in the column is preferably a straight shape as described above, but it is preferable to insert a straight-shaped fiber bundle substantially parallel to the axial direction connecting the opening portions on both sides of the column case. The straight-shaped fiber bundle is less likely to be turbulent because the liquid to be processed flows along the fibers, and easily distributes the liquid to be processed in the column. Further, the flow resistance can be suppressed, which is advantageous for an increase in pressure loss due to adhesion of a solute in the liquid to be treated. Therefore, even when high-viscosity blood is used as the liquid to be treated, the risk of coagulation in the casing can be kept small, and residual blood or the like is unlikely to occur. The number of straight fibers inserted into the column is preferably 1,000 to 500,000.
本発明においては、ケーシングに対する繊維の充填率の制御が重要である。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%以下、さらに好ましくは62%以下である。充填率の下限としては20%以上が好ましく、より好ましくは30%以上、さらに好ましくは39%以上、特に好ましくは47%以上である。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)と個々の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、次の(7)〜(9)式から求められる。
Vc=ケーシング胴部の断面積×有効長 (7)
Vf=繊維断面積×繊維本数×有効長 (8)
充填率=Vf/Vc×100(%) (9)
充填率が上記好ましい範囲であると、糸同士の密着抑制が容易であり、またケースへの挿入性も良好である。一方、ケース内の繊維が偏りにくく、カラム内の流れにムラができにくく、またカラムの吸着効率も維持できる。また、被処理液が血液の場合には、返血性が良好で、残血しにくい。返血試験の詳細については後述するが、試験時のカラム内の残血量としては5mL以下が好ましく、さらには1mL以下が好ましい。
In the present invention, it is important to control the filling rate of fibers into the casing. The upper limit of the filling rate is preferably 70% or less, more preferably 65% or less, and still more preferably 62% or less. The lower limit of the filling rate is preferably 20% or more, more preferably 30% or more, still more preferably 39% or more, and particularly preferably 47% or more. The filling rate is the ratio of the casing volume (Vc) calculated from the cross-sectional area and length of the casing to the individual fiber cross-sectional area, casing length, and fiber volume (Vf) calculated from the number of fibers. It is calculated | required from 7)-(9) Formula.
Vc = Cross sectional area of casing body × effective length (7)
Vf = fiber cross-sectional area × number of fibers × effective length (8)
Filling rate = Vf / Vc × 100 (%) (9)
When the filling rate is within the above preferable range, it is easy to suppress the adhesion between yarns, and the insertion property into the case is also good. On the other hand, the fibers in the case are less likely to be biased, the flow in the column is less likely to be uneven, and the adsorption efficiency of the column can be maintained. In addition, when the liquid to be treated is blood, blood return is good and residual blood is difficult to remain. Although details of the blood return test will be described later, the amount of residual blood in the column during the test is preferably 5 mL or less, and more preferably 1 mL or less.
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。また、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、通常は繊維が直接充填されることのない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。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り、かかる繊維の有効長の上限としては、用途に応じて変わり得るものではあるが、繊維が湾曲したり、カラム化した際に圧力損失が増大する等の観点から、5,000mm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、繊維材料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5g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。この測定をカラム内の繊維の任意に選んだ100本の繊維について行い、100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。 In addition, about the cross-sectional area of a casing trunk | drum, when a casing has a taper, it is set as the cross-sectional area in a casing center. In addition, Vc here does not include the volume of a member that does not contain a fiber, for example, a member that serves as an inlet / outlet port of a liquid to be processed that is not directly filled with a fiber, such as a header or a header cap. Shall. About Vf, when using the spacer fiber for preventing adhesion | attachment of fibers in a case, the volume is also included. The effective length of the fiber refers to the length obtained by subtracting the length of the partition wall from the casing length, and the upper limit of the effective length of the fiber may vary depending on the application, but the fiber is curved. Or 5,000 mm or less, more preferably 500 mm or less, and particularly preferably 210 mm or less, from the viewpoint of increasing pressure loss when columned. On the other hand, if the length is too short, the amount of fibers discarded when cutting excess fibers that have jumped out of the column in order to equalize the length of the fibers increases, which is not preferable. In addition, there are drawbacks such as difficulty in handling the fiber material. Therefore, the lower limit of the effective length of the fiber is preferably 5 mm or more, more preferably 20 mm or more, and particularly preferably 30 mm or more. As a method for measuring the effective length of the fiber, in the case of a crimped fiber or the like, the fiber length is measured in a straight shape with both ends of the fiber extended. Specifically, a piece of fiber taken out from the column is fixed with tape or the like and lowered vertically, and the other piece is given a weight of about 5 g per cross-sectional area (mm 2 ) of the fiber so that the fiber is linear. Immediately measure the total length when it becomes. This measurement is performed for 100 fibers selected arbitrarily in the column, the average value of 100 fibers is calculated in mm, and the first decimal place is rounded off.
また、本発明では、被処理液がカラム内を通過する間に、被吸着物質が中実糸に接触する機会を増やすためには、流路断面の相当直径が重要であることを見出した。ここで、流路とはカラム長手方向に略平行に配置された中実糸間における被処理液の流れ得る空間であり、流路断面とは、ケースの両側開口部を結ぶ軸方向に垂直な断面である。また、相当直径とは、流路断面を円形とみなした場合の直径を表すものであるが、具体的には下記(10)式により求められる、流路の広さを示すものである。流路断面の相当直径の好ましい上限は250μm以下であり、200μm以下がより好ましく、150μm以下がさらに好ましい。流路断面の相当直径の好ましい下限は10μm以上であり、30μm以上がより好ましい。流路断面の相当直径が上記好ましい範囲であると、被吸着物質が中実糸表面に接触する機会を十分に確保でき、一方、カラムの圧力損失が過度に大きくならず、血液を活性化しにくい。 Further, in the present invention, it has been found that the equivalent diameter of the channel cross section is important in order to increase the chance that the substance to be adsorbed contacts the solid yarn while the liquid to be treated passes through the column. Here, the flow path is a space in which the liquid to be treated can flow between solid yarns arranged substantially parallel to the longitudinal direction of the column, and the cross section of the flow path is perpendicular to the axial direction connecting the openings on both sides of the case. It is a cross section. The equivalent diameter represents the diameter when the channel cross section is considered to be circular, and specifically represents the width of the channel obtained by the following equation (10). The upper limit of the equivalent diameter of the channel cross section is preferably 250 μm or less, more preferably 200 μm or less, and even more preferably 150 μm or less. The preferable lower limit of the equivalent diameter of the channel cross section is 10 μm or more, and more preferably 30 μm or more. If the equivalent diameter of the cross section of the flow path is within the above-mentioned preferable range, the opportunity for the adsorbed substance to contact the surface of the solid yarn can be sufficiently secured, while the pressure loss of the column is not excessively increased and blood is not easily activated. .
上記、流路断面の相当直径(Dp)は、横断面形状を共通にする中実繊維1種類のみからなる繊維材料の場合、次の式(10)により得られる。
Dp=4×((Dcase/2)2−(Dfiber/2)2×N)/(Dcase+Dfiber×N) (10)
ここで、上記式(10)中、Dcase:カラムケースの内径、Dfiber:繊維の円相当直径、N:糸本数を表す。
The equivalent diameter (D p ) of the channel cross-section is obtained by the following equation (10) in the case of a fiber material composed of only one type of solid fiber having a common cross-sectional shape.
D p = 4 × ((D case / 2) 2 − (D fiber / 2) 2 × N) / (D case + D fiber × N) (10)
Here, in the above formula (10), D case represents the inner diameter of the column case, D fiber represents the equivalent circle diameter of the fiber, and N represents the number of yarns.
本発明のように、横断面形状を共通にする中実繊維を複数種類有する繊維材料の場合には、流路断面の相当直径(Dp)は次の式(11)により得られる。
Dp=4×((Dcase/2)2−(Dfiber−max/2)2×Nmax−(Dfiber−min/2)2×Nmin)/(Dcase+Dfiber−max×SAmax×Nmax+Dfiber−min×SAmin×Nmin) (11)
ここで、上記式(11)中、Dcase:カラムケースの内径、Dfiber−max:繊維(max)の円相当直径、Dfiber−min:繊維(min)の円相当直径、Nmax:繊維(max)の糸本数、Nmin:繊維(min)の糸本数、SAmax:繊維(max)の表面積増加度、SAmin:繊維(min)の表面積増加度を表す。
In the case of a fiber material having a plurality of types of solid fibers having a common cross-sectional shape as in the present invention, the equivalent diameter (D p ) of the channel cross section is obtained by the following equation (11).
D p = 4 × ((D case / 2) 2 − (D fiber−max / 2) 2 × N max − (D fiber−min / 2) 2 × N min ) / (D case + D fiber−max × SA max x N max + D fiber-min x SA min x N min ) (11)
Here, in the above formula (11), D case : inner diameter of column case, D fiber-max : equivalent circle diameter of fiber (max), D fiber-min : equivalent circle diameter of fiber (min), N max : fiber (Max) number of yarns, N min : number of yarns of fiber (min), SA max : degree of increase in surface area of fiber (max), SA min : degree of increase in surface area of fiber (min).
本発明において、繊維(max)は多孔質であるため、タンパク質は繊維内部に入り込み吸着される。そこで、繊維の内部までタンパク質が移動しやすいような繊維形状および多孔質構造が必要である。さらに本発明では、カラムの圧力損失を大きくすることで、中実糸内部にタンパク質が移動しやすくなることを見出した。一方で、圧力損失が大きすぎると、血液を活性化することになる。すなわち、カラムにウシ血液を流量200mL/分で流したときの圧力損失は0.5kPa以上であり、好ましくは1.5kPa以上、より好ましくは3.0kPa以上であり、一方で上限としては50kPa以下であり、40kPa以下が好ましく、より好ましくは30kPa以下、特に好ましくは20kPa以下である。圧力損失はカラムへの中実糸の充填率、ケース内径、中実糸径、中実糸本数などを調節することによって制御することができる。圧力損失の測定方法については後述する。このような繊維材料、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、医療用途における血液浄化用途の場合、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。 In the present invention, since the fiber (max) is porous, the protein enters the fiber and is adsorbed. Therefore, a fiber shape and a porous structure are required so that the protein can easily move to the inside of the fiber. Furthermore, in the present invention, it was found that increasing the pressure loss of the column makes it easier for the protein to move into the solid yarn. On the other hand, if the pressure loss is too large, blood will be activated. That is, the pressure loss when bovine blood flows through the column at a flow rate of 200 mL / min is 0.5 kPa or more, preferably 1.5 kPa or more, more preferably 3.0 kPa or more, while the upper limit is 50 kPa or less. And is preferably 40 kPa or less, more preferably 30 kPa or less, and particularly preferably 20 kPa or less. The pressure loss can be controlled by adjusting the filling rate of the solid yarn into the column, the case inner diameter, the solid yarn diameter, the number of solid yarns, and the like. A method for measuring the pressure loss will be described later. There are a wide variety of uses for such fiber materials and purification columns incorporating them, and they can be used for water treatment, purification, medical care, and the like. In particular, in the case of blood purification use in medical applications, there are two methods of treatment: direct perfusion of whole blood and separation of plasma or serum from blood followed by passage of plasma or serum through a column. The column can be used in any method.
また、医療機器として体外循環に用いる場合、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ても良いし、透析時などに人工腎臓と直列に繋いで用いることもできる。このような手法を用いることで、透析と同時に人工腎臓のみでは除去が不十分である物質を除去することができる。特に人工腎臓では除去が困難な大分子量物質を、本発明に係る浄化カラムを用いて吸着除去することで人工腎臓の機能を補完できる。 In addition, when used for extracorporeal circulation as a medical device, from the viewpoint of one-time processing amount and ease of operation, a method of incorporating adsorption into an extracorporeal circulation circuit and performing online adsorption removal is preferable. In this case, the purification column of the present invention may be used alone or may be used in series with an artificial kidney during dialysis. By using such a technique, it is possible to remove substances that are insufficiently removed only by an artificial kidney simultaneously with dialysis. In particular, the function of the artificial kidney can be complemented by adsorbing and removing large molecular weight substances that are difficult to remove with an artificial kidney using the purification column according to the present invention.
人工腎臓と同時に用いる場合には、回路内において、人工腎臓の前に接続しても良いし人工腎臓の後に接続しても良い。人工腎臓の前に接続するメリットとしては、人工腎臓による透析の影響を受けにくいため、浄化カラムの本来の性能を発揮し易いことがある。一方で人工腎臓の後に接続するメリットとしては、人工腎臓で除水を行った後の血液を処理するため、溶質濃度が高く、吸着除去効率の増加が期待できる。 When used simultaneously with the artificial kidney, it may be connected before the artificial kidney or after the artificial kidney in the circuit. The merit of connecting in front of the artificial kidney is that it is difficult to be affected by dialysis by the artificial kidney, so that the original performance of the purification column is easily exhibited. On the other hand, the merit of connecting after the artificial kidney is that the blood after the water removal by the artificial kidney is processed, so that the solute concentration is high and the adsorption removal efficiency can be expected to increase.
また、予め繊維材料の細孔に薬物などを保持させておくことで、吸着すると同時に薬物などを除放させるなどの機能を付与することもできる。例として医療機器として用いる場合には、抗凝固剤を予め保持させておくことで抗血栓性を高めることができる。 In addition, by holding a drug or the like in the pores of the fiber material in advance, it is possible to provide a function such as releasing the drug or the like at the same time as adsorption. When used as a medical device as an example, antithrombogenicity can be enhanced by holding an anticoagulant in advance.
以下に本発明に係る繊維材料およびそれを内蔵した浄化カラムの作製例について説明する。 In the following, an example of manufacturing a fiber material according to the present invention and a purification column incorporating the fiber material will be described.
<繊維材料の作製>
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ことから、原液濃度の適宜設定により、細孔径のコントロールが可能となる。この他、陰性荷電基を有するポリマーを用いることで細孔径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質量%以下であり、より好ましくは27質量%以下、さらに好ましくは24質量%以下である。このような原液を口金から吐出させ、一定距離の乾式空中部分を通過した後に、水などの貧溶媒もしくは非溶媒を含む凝固浴に吐出して凝固させることにより、繊維が得られる。口金としては、例えば図5(スリット部幅W=0.10mm、スリット部長さL=1.0mm)と図4(スリット部幅W=0.10mm、スリット部長さL=1.0mm)に示すような異形断面形状の吐出口をもつ口金を用い、これら2種類の口金の数を例えば1:1の比率で用いることで紡糸での混繊が可能となる。ここで、円弧Rはスリット部幅の二分の一にすることが好ましい。尚、口金の配置としては、異なる吐出口形状のものを互い違いにすることで、繊維材料にした際に横断面形状を共通にする異形断面糸同士が集まることを少なくすることができる。吐出した原液は、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、乾式部での糸の通過(滞留)時間の下限は上述した通りとなる。また、吐出糸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風を吹き付け、ゲル化を促進させることができる。また、詳細なメカニズムは定かではないが冷風速度を上げて冷却効率を上げることで、糸表面の開孔率や糸外周部近傍の孔径を拡大させることができる。
<Production of fiber material>
A spinning dope prepared by dissolving the polymer in a solvent is prepared. At this time, as the stock solution concentration (concentration of the substance excluding the solvent in the stock solution) is lower, the pore diameter of the fiber can be increased. Therefore, the pore diameter can be controlled by appropriately setting the stock solution concentration. In addition, the pore diameter can be controlled by using a polymer having a negatively charged group. From this viewpoint, the preferred stock solution concentration in the present invention is 30% by mass or less, more preferably 27% by mass or less, and still more preferably 24% by mass or less. Such a stock solution is discharged from the die, passed through a dry air portion of a certain distance, and then discharged into a coagulation bath containing a poor solvent such as water or a non-solvent to solidify the fiber. Examples of the base are shown in FIG. 5 (slit width W = 0.10 mm, slit length L = 1.0 mm) and FIG. 4 (slit width W = 0.10 mm, slit length L = 1.0 mm). By using a die having a discharge port having such a modified cross-sectional shape and using the number of these two types of die in a ratio of 1: 1, for example, fiber mixing by spinning becomes possible. Here, it is preferable that the arc R is ½ of the slit width. In addition, as arrangement | positioning of a nozzle | cap | die, by making the thing of a different discharge port shape alternate, when making it into a fiber material, it can reduce that the irregular cross-section yarn which makes a cross-sectional shape common is collected. The discharged stock solution is obtained by passing it through a dry air portion of a certain distance and then discharging it into a coagulation bath made of a poor solvent such as water or a non-solvent. From the above viewpoint, the lower limit of the yarn passing (staying) time in the dry section is as described above. Further, when the structure is quickly fixed, for example, when the temperature of the discharge yarn is lowered in the dry part and gelled or solidified, cold air can be blown in the dry part to promote gelation. Further, although the detailed mechanism is not clear, increasing the cooling air speed to increase the cooling efficiency can increase the hole area ratio on the yarn surface and the hole diameter near the yarn outer periphery.
上記の通り、口金から吐出された紡糸原液は凝固浴にて凝固されるが、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。また、凝固浴の温度をコントロールすることにより、細孔径を変化させることができる。細孔径は紡糸原液の種類等によって影響を受け得るために、凝固浴の温度も適宜選択されるものであるが、一般に凝固浴温度を高くすることにより、細孔径を高くすることが出来る。この機序は正確には明らかではないが、原液からの脱溶媒と凝固収縮との競争反応で、高温浴では脱溶媒が速く、繊維内部が収縮する前に凝固固定されるからではないかと考えられる。しかしながら、凝固浴温度が高くなりすぎると、細孔径が過大になるため、細孔比表面積の低下、強伸度の低下、非特異的な吸着などが増大する、などの影響が考えられる。そのため例えば、繊維がPMMAを含む場合の凝固浴温度は90℃以下が好ましく、より好ましくは75℃以下、特に好ましくは65℃以下である。一方で、低すぎる場合、孔径が縮小し、タンパク質が細孔内部に拡散しにくくなる。そのため下限としては12℃以上が好ましく、20℃以上がより好ましい。 As described above, the spinning solution discharged from the die is coagulated in a coagulation bath. The coagulation bath is usually composed of a coagulant such as water or alcohol or a mixture with a solvent constituting the spinning solution. Usually, water is often used. Moreover, the pore diameter can be changed by controlling the temperature of the coagulation bath. Since the pore diameter can be affected by the type of spinning dope, etc., the temperature of the coagulation bath is also appropriately selected. In general, the pore diameter can be increased by increasing the coagulation bath temperature. Although this mechanism is not exactly clear, it is thought that the solvent removal from the undiluted solution and coagulation shrinkage cause fast desolvation in the high-temperature bath and coagulation and fixation before the fiber shrinks. It is done. However, if the coagulation bath temperature becomes too high, the pore diameter becomes excessive, so that the influence such as a decrease in the pore specific surface area, a decrease in the strength and elongation, and an increase in nonspecific adsorption can be considered. Therefore, for example, when the fiber contains PMMA, the coagulation bath temperature is preferably 90 ° C. or less, more preferably 75 ° C. or less, and particularly preferably 65 ° C. or less. On the other hand, if it is too low, the pore size is reduced and the protein is less likely to diffuse into the pores. Therefore, the lower limit is preferably 12 ° C. or higher, and more preferably 20 ° C. or higher.
次いで、凝固した繊維に付着している溶媒を洗浄する工程を通過させる。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, a step of washing the solvent adhering to the solidified fiber is passed. The means for washing the fibers is not particularly limited, but a method of allowing the fibers to pass through a multi-staged water bath (referred to as a washing bath) is preferably used. What is necessary is just to determine the temperature of the water in a washing bath according to the property of the polymer which comprises a fiber. For example, in the case of a fiber containing PMMA, 30 to 50 ° C. is adopted.
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。 Moreover, in order to maintain the pore diameter after the washing bath, a step of imparting a moisturizing component to the fibers may be added. The moisturizing component here refers to a component capable of maintaining the humidity of the fiber or a component capable of preventing a decrease in the humidity of the fiber in the air. Typical examples of moisturizing ingredients include glycerin and its aqueous solutions.
水洗や保湿成分付与の終わった後、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を含む糸の場合には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、87℃以下がより好ましい温度として設定される。 After completion of washing with water and applying a moisturizing component, it is possible to pass through a bath (referred to as a heat treatment bath) filled with a heated aqueous solution of the moisturizing component in order to increase the dimensional stability of highly shrinkable fibers. The heat treatment bath is filled with an aqueous solution of a heated moisturizing component, and when the fiber passes through the heat treatment bath, the fiber is subjected to a thermal action and shrinks. It can be stabilized. The heat treatment temperature at this time varies depending on the fiber material, but in the case of a yarn containing PMMA, it is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher. Moreover, 95 degrees C or less is preferable and 87 degrees C or less is set as a more preferable temperature.
紡糸した糸は、上述の通りカセで巻き取って繊維材料とすることができる。カセは、6角形などの多角形状とすることで、糸乱れの少ないストレート形状の繊維材料となる。 As described above, the spun yarn can be wound with a fray to form a fiber material. The casket has a polygonal shape such as a hexagon and becomes a straight fiber material with little yarn disturbance.
<浄化カラムの作製>
得られた繊維材料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。
<Preparation of purification column>
An example of means for forming a purification column using the obtained fiber material is as follows.
まず、繊維材料を必要な長さに切断し、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材料がケース軸方向にストレート形状になるように入れる。その後、繊維材料の両端をカッター等で繊維材料がケーシング内に収まるよう切断し、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。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。 First, the fiber material is cut to a required length, and the fiber material is placed in a plastic casing, which is a cylindrical portion of the purification column, so as to have a straight shape in the case axial direction. Thereafter, both ends of the fiber material are cut with a cutter or the like so that the fiber material fits in the casing, and a mesh filter cut to the same diameter as the inner diameter is attached to the outflow inlet of the liquid to be treated on both side end faces of the column. Finally, a purification column can be obtained by attaching an inlet port and an outlet port of the liquid to be treated, called header caps, at 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。 Moreover, when using as a medical instrument etc., ie, a medical adsorption column, it is preferable to sterilize or sterilize and use. Examples of the sterilization and sterilization methods include various sterilization / sterilization methods such as high-pressure steam sterilization, gamma ray sterilization, electron beam sterilization, ethylene oxide gas sterilization, drug sterilization, and ultraviolet sterilization. Among these methods, gamma sterilization, electron beam sterilization, high-pressure steam sterilization, and ethylene oxide gas sterilization are preferable because they have little influence on sterilization efficiency and materials.
なお、本明細書において上記した数値範囲で規定される全ての各項目については、各項目における上限、好ましい上限、より好ましい上限等のいずれかの数値と、下限、好ましい下限、より好ましい下限等のいずれかの数値とを組み合わせたいずれの数値範囲であってもよい。 In addition, for all items defined in the numerical ranges described above in this specification, any numerical value such as an upper limit, a preferable upper limit, a more preferable upper limit, etc., and a lower limit, a preferable lower limit, a more preferable lower limit, etc. in each item. Any numerical range in combination with any numerical value may be used.
[実施例1]
<繊維材料の作製>
質量平均分子量が40万のシンジオタクティックPMMA(以下、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50万のアイソタクテイックPMMA(以下、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110℃での粘度は1,240poiseであった。92℃に保温された図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と、0.3φの円形の吐出口をもつ口金とを2:1で配置し、これに得られた紡糸原液を各口金1.1g/minの速度で通過させて空気中に吐出し、空中部分を500mm走行させた後、凝固浴に導き、浴内を通過させて、中実糸を得た。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70質量%含む水溶液から成る浴槽に導いた後、温度を84℃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で六角形のカセで120,000本を巻き取り、繊維(max)と繊維(min)との混繊繊維束である繊維材料を得た。
[Example 1]
<Production of fiber material>
31.7 parts by mass of syndiotactic PMMA (hereinafter referred to as syn-PMMA) having a mass average molecular weight of 400,000, 31.7 parts by mass of syn-PMMA having a mass average molecular weight of 1,400,000, and an isoform having a mass average molecular weight of 500,000 16.7 parts by mass of tactic PMMA (hereinafter referred to as iso-PMMA), 20 parts by mass of a PMMA copolymer having a molecular weight of 300,000 containing 1.5 mol% of parastyrene sulfonic acid soda and 376 parts by mass of dimethyl sulfoxide, The mixture was stirred at 0 ° C. for 8 hours to prepare a spinning dope. The resulting spinning dope had a viscosity at 110 ° C. of 1,240 poise. A base having a shape shown in FIG. 5 which is kept at 92 ° C. and having a discharge port having the dimensions shown in Table 1 and a base having a circular discharge port of 0.3φ are arranged at a ratio of 2: 1. The spinning dope was passed through each die at a speed of 1.1 g / min and discharged into the air, and the air part was allowed to travel 500 mm, then led to a coagulation bath and passed through the bath to obtain a solid yarn. . Water was used for the coagulation bath, and the water temperature (coagulation bath temperature) was 42 ° C. After each fiber was washed with water, led to a bath composed of an aqueous solution containing 70% by mass of glycerin as a moisturizing agent, passed through a heat treatment bath at a temperature of 84 ° C., and after removing excess glycerin, 6 m at 16 m / min. 120,000 pieces were wound with a square casserole to obtain a fiber material which is a mixed fiber bundle of fibers (max) and fibers (min).
得られた糸について、表面積増加度、異形度、外接円占有度、細孔比表面積、円相当直径等について、先述の手法で測定した。結果を表1〜4に示す。 With respect to the obtained yarn, the degree of surface area increase, the degree of deformation, the circumscribed circle occupancy, the pore specific surface area, the equivalent circle diameter, and the like were measured by the method described above. The results are shown in Tables 1-4.
<カラムの作製>
得られた繊維材料を、内径10mm、軸方向長さ18mmのポリカーボネート製円筒状ケーシング内に、繊維の充填率が57%となるようにストレート形状で内蔵した。次にこのケーシングの両側端面の被処理液の流出入口に、ケーシング内径と同等の径にカットした目開き相当直径84μm、開口率36%のポリプロピレン製メッシュフィルタを装着した。最後に、ケーシング端部には被処理液の流入口、流出口をもつヘッダーと呼ばれるキャップをとりつけた。
<Production of column>
The obtained fiber material was incorporated in a straight shape in a polycarbonate cylindrical casing having an inner diameter of 10 mm and an axial length of 18 mm so that the fiber filling rate was 57%. Next, a polypropylene mesh filter having an aperture equivalent diameter of 84 μm and an aperture ratio of 36%, which was cut to the same diameter as the casing inner diameter, was attached to the outlet of the liquid to be treated on both side end faces of the casing. Finally, a cap called a header having an inlet and an outlet for the liquid to be treated was attached to the casing end.
<表面積増加度、異形度、外接円占有度及び繊維横断面の円相当直径の測定>
上述の通り測定対象となる繊維を無作為の位置で切断し、切断面をスカラ社製DIGITAL MICROSCOPE DG−2で拡大して写真撮影した。撮影の際、スカラ(株)の画像解析ソフト「Micro Measure ver.1.04」を用いて同一倍率でスケールも撮影し、上述の通り測定・算出して表面積増加度及び異形度を求めた。
<Measurement of surface area increase degree, profile degree, circumscribed circle occupancy, and equivalent circle diameter of fiber cross section>
As described above, the fiber to be measured was cut at random positions, and the cut surface was magnified with DIGITAL MICROSCOPE DG-2 manufactured by SCARA, and photographed. At the time of photographing, a scale was also photographed at the same magnification using SCARA Co., Ltd. image analysis software “Micro Measurement ver. 1.04” and measured and calculated as described above to determine the degree of surface area increase and the degree of deformity.
<繊維材料の吸着性能測定>
採血後5日以内で、アジ化ナトリウムを添加した牛血液について、ヘマトクリットが30±3%、総タンパク量が6.5±0.5g/dLとなるように調整した。次に、β2−MG濃度が1mg/Lになるように加え、撹拌した。さらに、繊維材料を、繊維をおよそ100本含むものとして、かつ繊維の体積が0.0905cm3となるように長さを調整し、例えばグライナー社製の15mLの遠沈管に入れた。そこへ上記牛血漿12mL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、室温(20〜25℃)で1時間攪拌した。攪拌前のβ2−MG濃度C1(mg/mL)と、攪拌後のβ2−MG濃度C2(mg/mL)を測定するため、各々1mLずつサンプリングし、−20℃以下の冷凍庫で保存した。β2−MG濃度をラテックス凝集法で測定し、次の式(12)から繊維体積当りの吸着量を算出した。
繊維体積あたりの吸着量(mg/cm3)=(C1−C2)×12/0.0905 (12)
<カラムの吸着性能測定>
カラムの吸着性能評価として、β2−MGのクリアランスを測定した。アジ化ナトリウムを添加した牛血液から、遠心分離によって血漿を得た。該血漿について、ヘマトクリットが30±3%、総タンパク量が6.5±0.5g/dLとなるように調整した。尚、ウシ血漿は、採血後5日以内のものを用いた。次に、ウシ血漿中のβ2−MG濃度が1mg/Lになるように加え、撹拌した。かかる牛血漿について、その35mLを循環用に、40mLをクリアランス測定用として分けた。
<Measurement of adsorption performance of fiber material>
Within 5 days after blood collection, the bovine blood to which sodium azide was added was adjusted so that the hematocrit was 30 ± 3% and the total protein amount was 6.5 ± 0.5 g / dL. Next, it added and stirred so that (beta) 2- MG density | concentration might be 1 mg / L. Further, the length of the fiber material was adjusted so that the fiber material contained approximately 100 fibers and the volume of the fibers was 0.0905 cm 3 , and the fiber material was placed in, for example, a 15 mL centrifuge tube manufactured by Greiner. 12 mL of the above bovine plasma is put therein, and using a Wave-SI manufactured by TAITEC, for example, a seesaw shaker, the scale is set to 38 and the angle is maximum (one reciprocation in 1.7 seconds), and at room temperature (20 to 25 ° C.). Stir for 1 hour. In order to measure β 2 -MG concentration C 1 (mg / mL) before stirring and β 2 -MG concentration C 2 (mg / mL) after stirring, 1 mL each was sampled and stored in a freezer at −20 ° C. or lower. saved. The β 2 -MG concentration was measured by the latex agglomeration method, and the adsorption amount per fiber volume was calculated from the following equation (12).
Adsorption amount per fiber volume (mg / cm 3 ) = (C 1 -C 2 ) × 12 / 0.0905 (12)
<Measurement of column adsorption performance>
For evaluating the adsorption performance of the column, the clearance of β 2 -MG was measured. Plasma was obtained from bovine blood supplemented with sodium azide by centrifugation. The plasma was adjusted so that the hematocrit was 30 ± 3% and the total protein amount was 6.5 ± 0.5 g / dL. In addition, bovine plasma was used within 5 days after blood collection. Next, it added and stirred so that (beta) 2- MG density | concentration in bovine plasma might be set to 1 mg / L. The bovine plasma was divided into 35 mL for circulation and 40 mL for clearance measurement.
回路を図7のようにセットした。回路のうち、被処理液を取り込む入り口部をBi、浄化カラム通液後の液出口部をBoとした。 The circuit was set as shown in FIG. In the circuit, Bi was taken as the inlet for taking up the liquid to be treated, and Bo as the liquid outlet after the purification column was passed through.
Biを上記で調整した牛血漿35mL(37℃)の入った循環用ビーカー内に入れ、流量を3.5mL/minとしてポンプをスタートし、Boから最初に排出される液体90秒間分を廃棄後、ただちにBoを循環用ビーカー内に入れて循環状態とした。循環を1時間行った後ポンプを停止した。 Put Bi into the circulating beaker containing 35 mL (37 ° C) of bovine plasma adjusted as above, start the pump at a flow rate of 3.5 mL / min, and discard the first 90 seconds of liquid drained from Bo Immediately, Bo was placed in a beaker for circulation to obtain a circulation state. After 1 hour of circulation, the pump was stopped.
次に、Biを上記で調整したクリアランス測定用の牛血漿内に入れ、Boを廃棄用ビーカー内に入れた。 Next, Bi was put in the bovine plasma for clearance measurement adjusted as described above, and Bo was put in a waste beaker.
流量は3.5mL/minとして、ポンプをスタートしてから2分経過後、クリアランス測定用の牛血漿(37℃)からサンプルを1mL採取し、Bi液とした。スタートから4分30秒経過後に、Boから流れたサンプルを1mL採取し、Bo液とした。これらのサンプルは−20℃以下の冷凍庫で保存した。 The flow rate was 3.5 mL / min, and after 2 minutes from the start of the pump, 1 mL of a sample was collected from bovine plasma (37 ° C.) for clearance measurement and used as Bi solution. After 4 minutes and 30 seconds from the start, 1 mL of a sample that flowed from Bo was collected and used as Bo solution. These samples were stored in a freezer at -20 ° C or lower.
各液のβ2−MGの濃度からクリアランスを次の式(13)によって算出した。牛血液のロットによって測定値が異なる場合があるので、実施例、比較例には全て同一ロットの牛血漿を使用した。
Co(mL/min)=(CBi−CBo)×QB/CBi (13)
上式(13)において、CO=β2−MGクリアランス(mL/min)、CBi=Bi液におけるβ2−MG濃度、CBo=Bo液におけるβ2−MG濃度、QB=Biポンプ流量(mL/min)である。また表面積当りの吸着性能を求めるため、次の式(14)からKoを算出した。
Ko(cm/min)=QB/A×ln[QB/(QB―Co)] (14)
上式(14)において、Ko=β2−MGの総括物質移動係数(cm/min)、Aは繊維材料の総繊維表面積(cm2)である。
結果を表4に示す。
The clearance was calculated from the β 2 -MG concentration of each solution by the following equation (13). Since measured values may differ depending on the lot of bovine blood, bovine plasma of the same lot was used for all of the examples and comparative examples.
Co (mL / min) = (CBi−CBo) × Q B / CBi (13)
In the above equation (13), C O = β 2 -MG Clearance (mL / min), CBi = β 2 -MG concentration in Bi liquid, beta 2 -MG concentration in CBO = Bo liquid, Q B = Bi pump flow ( mL / min). In order to obtain the adsorption performance per surface area, Ko was calculated from the following equation (14).
Ko (cm / min) = Q B / A × ln [Q B / (Q B −Co)] (14)
In the above equation (14), Ko = β 2 -MG is an overall mass transfer coefficient (cm / min), and A is the total fiber surface area (cm 2 ) of the fiber material.
The results are shown in Table 4.
[実施例2〜5]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を2:1で配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Examples 2 to 5]
A fiber material / column under the same conditions as in Example 1 except that the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 1 and the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 2 were arranged at 2: 1. Was made. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例6]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を1:2で配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Example 6]
The fiber material / column under the same conditions as in Example 1 except that the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 1 and the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 2 were arranged at 1: 2. Was made. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例7]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を1:1で配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3,表4に示す。
[Example 7]
A fiber material / column under the same conditions as in Example 1 except that a base having a discharge port having the shape and dimensions shown in Table 1 and a base having a discharge port having the shape and dimensions shown in Table 2 are arranged at 1: 1. Was made. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例8]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を2.5:1(=5:2)で配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、4に示す。
[Example 8]
Example 1 except that the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 1 and the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 2 are arranged at 2.5: 1 (= 5: 2). A fiber material / column was prepared under the same conditions. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例9]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を3:1で配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Example 9]
A fiber material / column under the same conditions as in Example 1 except that a base having a discharge port having the shape and dimensions shown in Table 1 and a base having a discharge port having the shape and dimensions shown in Table 2 are arranged at 3: 1. Was made. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例10]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を5:1で配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、4に示す。
[Example 10]
A fiber material / column under the same conditions as in Example 1 except that the base having the discharge port having the shape and dimensions shown in Table 1 and the base having the discharge port having the shape and dimensions shown in Table 2 are arranged at 5: 1. Was made. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例11]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を8:1で配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Example 11]
The fiber material / column under the same conditions as in Example 1 except that the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 1 and the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 2 were arranged at 8: 1. Was made. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例12]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を10:1で配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Example 12]
The fiber material / column under the same conditions as in Example 1 except that the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 1 and the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 2 were arranged at 10: 1. Was made. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例13]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を2:1で配置し、吐出量を1.1g/min:0.41g/minとした以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Example 13]
A base having a discharge port having the shape and size shown in Table 1 and a base having a discharge port having the shape and size shown in Table 2 are arranged at 2: 1, and the discharge amount is 1.1 g / min: 0.41 g / min. A fiber material / column was prepared under the same conditions as in Example 1 except that. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例14]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を2:1で配置し、吐出量を1.1g/min:0.72g/minとした以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Example 14]
A base having a discharge port having the shape and dimensions shown in Table 1 and a base having a discharge port having the shape and dimensions shown in Table 2 are arranged in a ratio of 2: 1, and the discharge amount is 1.1 g / min: 0.72 g / min. A fiber material / column was prepared under the same conditions as in Example 1 except that. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例15]
表1に示す寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す寸法の吐出口をもつ口金を2:1で配置し、吐出量を1.1g/min:1.30g/minとした以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Example 15]
A base having a discharge port having the dimensions shown in Table 1 and a base having a discharge port having the dimensions shown in Table 2 were arranged at 2: 1, and the discharge amount was 1.1 g / min: 1.30 g / min. A fiber material / column was prepared under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例16]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を2:1で配置し、吐出量を1.1g/min:1.90g/minとした以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Example 16]
A base having a discharge port having the shape and size shown in Table 1 and a base having a discharge port having the shape and size shown in Table 2 are arranged at a ratio of 2: 1, and the discharge amount is 1.1 g / min: 1.90 g / min. A fiber material / column was prepared under the same conditions as in Example 1 except that. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例17]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を2:1で配置し、吐出量を1.1g/min:5.00g/minとした以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Example 17]
A base having a discharge port having the shape and dimensions shown in Table 1 and a base having a discharge port having the shape and dimensions shown in Table 2 are arranged at a ratio of 2: 1, and the discharge amount is 1.1 g / min: 5.00 g / min. A fiber material / column was prepared under the same conditions as in Example 1 except that. The results are shown in Tables 3 and 4.
[実施例18〜21]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す寸法の形状・吐出口をもつ口金を2:1で配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、4に示す。
[Examples 18 to 21]
A fiber material / column under the same conditions as in Example 1 except that the base having the discharge port having the shape and dimensions shown in Table 1 and the base having the shape and discharge port having the dimensions shown in Table 2 are arranged at 2: 1. Was made. The results are shown in Tables 3 and 4.
[比較例1]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金のみを配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Comparative Example 1]
A fiber material / column was produced under the same conditions as in Example 1 except that only a die having a discharge port having the shape and dimensions shown in Table 1 was arranged. The results are shown in Tables 3 and 4.
[比較例2]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金のみを配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Comparative Example 2]
A fiber material / column was produced under the same conditions as in Example 1 except that only a die having a discharge port having the shape and dimensions shown in Table 1 was arranged. The results are shown in Tables 3 and 4.
[比較例3]
円形の吐出口をもつ口金のみを配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Comparative Example 3]
A fiber material / column was produced under the same conditions as in Example 1 except that only a base having a circular discharge port was disposed. The results are shown in Tables 3 and 4.
[比較例4]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を1:5で配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Comparative Example 4]
The fiber material / column under the same conditions as in Example 1 except that the base having the discharge port having the shape and dimensions shown in Table 1 and the base having the discharge port having the shape and dimensions shown in Table 2 were arranged at 1: 5. Was made. The results are shown in Tables 3 and 4.
[比較例5]
表1に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金と、表2に示す形状・寸法の吐出口をもつ口金を24:1で配置した以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Comparative Example 5]
A fiber material / column under the same conditions as in Example 1 except that the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 1 and the base having the discharge port having the shape and size shown in Table 2 were arranged at 24: 1. Was made. The results are shown in Tables 3 and 4.
[比較例6]
吸着材料として市販のナイロン製テグス(フジノ社製0.5号)を用いた以外は、実施例1と同様の条件で繊維材料・カラムを作製した。結果を表3、表4に示す。
[Comparative Example 6]
A fiber material / column was prepared under the same conditions as in Example 1 except that a commercially available nylon Tegus (No. 0.5 manufactured by Fujino) was used as the adsorbing material. The results are shown in Tables 3 and 4.
実施例1〜5および比較例1〜3の結果から、十字糸や楕円糸、円形糸などの単独の繊維から成るカラムに比べて、繊維(max)である十字糸と繊維(min)である楕円糸もしくは円形糸との混繊繊維材料のカラムの吸着性能Coが高いことがわかる。また、繊維(min)は異形度が増大し外接円占有度が低下するほど表面積あたりの吸着性能を示すKoが高くなる傾向であった。このことから、繊維(min)は、断面が円形または楕円形の場合は、表面積増加度を上げることで繊維材料としての表面積量が増加し、また異形度が高く、外接円占有度が低いほど混繊による繊維密着抑制効果が大きくなると考えられる。 From the results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, it is a cross thread and a fiber (min) which are fibers (max) compared to a column made of a single fiber such as a cross thread, an elliptical thread, and a circular thread. It can be seen that the adsorption performance Co of the column of the mixed fiber material with the elliptical thread or the circular thread is high. Further, the fiber (min) tended to have a higher Ko indicating the adsorption performance per surface area as the degree of deformity increased and the circumscribed circle occupancy decreased. From this, when the cross section of the fiber (min) is circular or elliptical, the amount of surface area as the fiber material is increased by increasing the degree of surface area increase, the degree of irregularity is high, and the degree of circumscribed circle occupancy is lower It is considered that the effect of suppressing fiber adhesion due to mixed fibers is increased.
実施例3および6〜12、比較例4および5の結果から、混繊比率(繊維(max):繊維(min))が1:2〜10:1の条件では、十字糸単独の比較例1や楕円糸単独の比較例2に比べてCo,Koが高くなる傾向であった。一方で、比較例4においては、繊維(max)の割合が17%と低い条件であるが、この場合Coは十字糸で単独で用いた比較例1よりも低い値となり、Koとしては比較例1〜3とほぼ同等であった。これは、繊維(max)による表面積を増大させる効果が不十分であった上、繊維(min)同士が密着し、その表面積を十分に利用できなかったためと考えられる。また比較例5では、繊維(min)の割合が4%と低い条件では、糸密着抑制効果が不十分であったため、Koは比較例1の楕円糸のみと同等に低く、混繊の効果は得られなかった。 From the results of Examples 3 and 6 to 12 and Comparative Examples 4 and 5, Comparative Example 1 in which the cruciform alone was used under the condition that the blend ratio (fiber (max): fiber (min)) was 1: 2 to 10: 1. And Co and Ko tended to be higher than those of Comparative Example 2 in which the elliptical thread alone was used. On the other hand, in Comparative Example 4, the ratio of the fiber (max) is as low as 17%. In this case, Co has a lower value than Comparative Example 1 used alone as a cross yarn, and Ko is a comparative example. It was almost equivalent to 1-3. This is presumably because the effect of increasing the surface area by the fibers (max) was insufficient and the fibers (min) were in close contact with each other, and the surface area could not be fully utilized. In Comparative Example 5, since the yarn adhesion suppressing effect was insufficient under the low fiber (min) ratio of 4%, Ko was as low as that of the elliptical yarn of Comparative Example 1 alone. It was not obtained.
実施例3および13〜17の結果から、繊維(min)の円相当直径が繊維(max)に比べて大きすぎると表面積のロスが大きくなり、吸着性能が低下する傾向であることがわかる。
実施例3、18および19から、繊維(max)の外接円占有度が高くなることで、吸着性能が向上することがわかる。これは、繊維(max)の外接円占有度を上げることで、繊維(max)の突起の谷部に、隣り合う繊維が入るなど繊維間の重なり合い少なくなり、糸間の密着抑制効果が高まったものと考えられる。
From the results of Examples 3 and 13 to 17, it can be seen that if the equivalent-circle diameter of the fiber (min) is too large compared to the fiber (max), the loss of the surface area increases and the adsorption performance tends to decrease.
Examples 3, 18 and 19 show that the adsorption performance is improved by increasing the circumscribed circle occupancy of the fiber (max). By increasing the circumscribed circle occupancy of the fiber (max), there is less overlap between the fibers, such as the adjacent fibers entering the valleys of the protrusions of the fiber (max), and the effect of suppressing the adhesion between the yarns has increased. It is considered a thing.
実施例3、20および21の、繊維(min)の糸断面形状を変えた結果から、繊維(min)が星形形状よりもY字形状のほうが性能が高く、さらにY字形状よりも楕円形状のほうがCo、Koが高いことがわかる。このことから、繊維(min)としては、異形度は高く、外接円占有度は低い形状のほうが有利であると考えられる。これは、外接円占有度を下げることで繊維(min)による糸密着抑制効果が高まったことによる考えられる。 As a result of changing the yarn cross-sectional shape of the fiber (min) in Examples 3, 20 and 21, the performance of the fiber (min) in the Y shape is higher than that of the star shape, and the elliptical shape is more than the Y shape. It can be seen that Co and Ko are higher. From this, it is considered that a fiber (min) having a higher degree of irregularity and a lower circumscribed circle occupation is more advantageous. This is thought to be due to the fact that the yarn adhesion suppression effect by the fibers (min) is increased by reducing the circumscribed circle occupancy.
また、実施例3、比較例6の結果から、比較例6のような比表面積の低い糸に比べ、実施例に用いた多孔質の繊維材料では繊維体積当りの吸着性能が高く十分なタンパク質吸着能を有することがわかる。 Further, from the results of Example 3 and Comparative Example 6, the porous fiber material used in the Examples has high adsorption performance per fiber volume and sufficient protein adsorption compared to the yarn having a low specific surface area as in Comparative Example 6. It can be seen that it has the ability.
[実施例22]
<カラムの作製>
実施例3と同じ糸を用い、糸本数として繊維(max)50,000本、繊維(min)25,000本を、内径46mm、軸方向長さ140mmのポリカーボネート製円筒状ケーシング内に、繊維の充填率が57%となるようにストレート形状で内蔵した。次にこのケーシングの両側端面の被処理液の流出入口に、ケーシング内径と同等の径にカットした目開き相当直径84μm、開口率36%のポリプロピレン製メッシュフィルタを装着した。最後に、ケーシング端部には被処理液の流入口、流出口をもつヘッダーと呼ばれるキャップを取り付けた。糸の円相当直径、表面積増加度、平均細孔半径を先述の手法で測定した。また、作製したカラムについて、後述の手法にて吸着性能、圧力損失、残血量を測定した。結果を表5に示す。
[Example 22]
<Production of column>
Using the same yarn as in Example 3, 50,000 fibers (max) and 25,000 fibers (min) were placed in a polycarbonate cylindrical casing having an inner diameter of 46 mm and an axial length of 140 mm. It was built in a straight shape so that the filling rate was 57%. Next, a polypropylene mesh filter having an aperture equivalent diameter of 84 μm and an aperture ratio of 36%, which was cut to the same diameter as the casing inner diameter, was attached to the outlet of the liquid to be treated on both side end faces of the casing. Finally, a cap called a header having an inlet and an outlet for the liquid to be treated was attached to the casing end. The equivalent circle diameter, surface area increase degree, and average pore radius of the yarn were measured by the method described above. Further, with respect to the produced column, the adsorption performance, pressure loss, and residual blood volume were measured by the methods described later. The results are shown in Table 5.
<カラムの吸着性能測定>
吸着性能評価として、β2−MGのクリアランスを測定した。エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムを添加した牛血液について、ヘマトクリットが30±3%、総タンパク量が6.5±0.5g/dLとなるように調整した。尚、ウシ血液は、採血後5日以内のものを用いた。
<Measurement of column adsorption performance>
For evaluating the adsorption performance, the clearance of β 2 -MG was measured. The bovine blood to which disodium ethylenediaminetetraacetate was added was adjusted so that the hematocrit was 30 ± 3% and the total protein amount was 6.5 ± 0.5 g / dL. The bovine blood used within 5 days after blood collection.
次に、β2−MG濃度が1mg/Lになるように加え、撹拌した。かかる牛血液について、その2Lを循環用に、1.5Lをクリアランス測定用として分けた。 Next, it added and stirred so that (beta) 2- MG density | concentration might be 1 mg / L. The cow blood was divided into 2 L for circulation and 1.5 L for clearance measurement.
回路を図7のようにセットした。回路のうち、被処理液を取り込む入り口部をBi、浄化カラム通液後の液出口部をBoとした。 The circuit was set as shown in FIG. In the circuit, Bi was taken as the inlet for taking up the liquid to be treated, and Bo as the liquid outlet after the purification column was passed through.
Biを上記で調整した牛血液2L(37℃)の入った循環用ビーカー内に入れ、流量を200mL/minとしてポンプをスタートし、Boから最初に排出される液体90秒間分を廃棄後、ただちにBoを循環用ビーカー内に入れて循環状態とした。循環を1時間行った後ポンプを停止した。 Put Bi in the circulating beaker containing 2 L of cattle blood (37 ° C) prepared above, start the pump at a flow rate of 200 mL / min, and immediately discard the 90 seconds of liquid drained from Bo immediately. Bo was put in a beaker for circulation to obtain a circulation state. After 1 hour of circulation, the pump was stopped.
次に、Biを上記で調整したクリアランス測定用の牛血液内に入れ、Boを廃棄用ビーカー内に入れた。 Next, Bi was put into the bovine blood for clearance measurement adjusted as described above, and Bo was put into a waste beaker.
流量は200mL/minとして、ポンプをスタートしてから2分経過後、クリアランス測定用の牛血液(37℃)からサンプルを10mL採取し、Bi液とした。スタートから4分30秒経過後に、Boから流れたサンプルを10mL採取し、Bo液とした。これらのサンプルは−20℃以下の冷凍庫で保存した。 The flow rate was 200 mL / min, and after 2 minutes from the start of the pump, 10 mL of a sample was collected from cow blood (37 ° C.) for clearance measurement, and used as Bi solution. After 4 minutes and 30 seconds from the start, 10 mL of the sample that flowed from Bo was collected and used as Bo solution. These samples were stored in a freezer at -20 ° C or lower.
各液のβ2−MGの濃度からクリアランスCoを算出した。牛血液のロットによって測定値が異なる場合があるので、実施例、比較例には全て同一ロットの牛血液を使用した。 The clearance Co was calculated from the concentration of β 2 -MG in each solution. Since measured values may differ depending on the lot of bovine blood, bovine blood of the same lot was used in all of the examples and comparative examples.
結果を表5に示した。 The results are shown in Table 5.
<ウシ血液での圧力損失測定>
上記のカラムの吸着性能測定において、クリアランス測定開始5分後のBiとBoの圧力を測り、BiとBoの圧力差を圧力損失とした。結果を表5に示した。
<Measurement of pressure loss in bovine blood>
In the above-described adsorption performance measurement of the column, the pressure of Bi and Bo was measured 5 minutes after the start of clearance measurement, and the pressure difference between Bi and Bo was taken as the pressure loss. The results are shown in Table 5.
[比較例7]
比較例1と同じ糸を用いて、糸本数を75,000本とした以外は、実施例22と同様の手法でカラム作製・評価を行った。結果を表5に示した。
[Comparative Example 7]
A column was prepared and evaluated in the same manner as in Example 22 except that the same yarn as in Comparative Example 1 was used and the number of yarns was changed to 75,000. The results are shown in Table 5.
[比較例8]
比較例2と同じ糸を用いて、糸本数を75,000本とした以外は、実施例22と同様の手法でカラム作製・評価を行った。結果を表5に示した。
[Comparative Example 8]
A column was prepared and evaluated in the same manner as in Example 22 except that the same yarn as in Comparative Example 2 was used and the number of yarns was changed to 75,000. The results are shown in Table 5.
以上のように、実施例22および比較例7,8の結果から、カラムにおいても、十字糸や楕円糸の単独の繊維から成るカラムに比べて、繊維(max)である十字糸と繊維(min)である楕円糸のβ2−MGクリアランスが高いことがわかる。 As described above, from the results of Example 22 and Comparative Examples 7 and 8, the cruciform yarn and the fiber (min), which are fibers (max), also in the column, compared to the column made of a single fiber of cruciform yarn or elliptic yarn. It can be seen that the β 2 -MG clearance of the elliptical yarn is high.
尚、本特許の実施例、比較例、参考例で用いた繊維はすべて、マクロボイドは確認されなかった。 In addition, the macro void was not confirmed by all the fibers used by the Example of this patent, the comparative example, and the reference example.
本発明の繊維材料は、被処理液中の被吸着物質を効率的に吸着除去するので、浄化カラムに用いることができる。浄化カラムの具体的使用用途は多種多様であり、水処理、精製、医療などの各種用途に用いることができる。 Since the fiber material of the present invention efficiently adsorbs and removes the substance to be adsorbed in the liquid to be treated, it can be used in a purification column. The specific use of the purification column is diverse, and can be used for various purposes such as water treatment, purification, and medical treatment.
1 外接円
2 内接円
3 外接円径Do
4 内接円径Di
10 スリット部長さ
11 スリット部幅
R 円弧
W スリット部幅
L スリット部長さ
13 浄化カラム
14 ポンプ
15 37℃湯浴
16 廃棄用ビーカー
17 循環用血漿
18 クリアランス測定用血漿
1 circumscribed circle 2 inscribed circle 3 circumscribed circle diameter Do
4 Inscribed circle diameter Di
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Slit part length 11 Slit part width R Arc W Slit part width L Slit part length 13 Purification column 14 Pump 15 37 degreeC hot water bath 16 Disposal beaker 17 Circulating plasma 18 Clearance measuring plasma
Claims (20)
表面積増加度=(繊維横断面における周長)/(繊維横断面と同じ断面積をもつ円における円周長) (1) Including a mixed fiber having a plurality of solid fibers having a common cross-sectional shape, and at least two of the plurality of types of fibers have a composition ratio of 5.0% or more in the entire mixed fiber, Of the plurality of types of fibers having a composition ratio of 5.0% or more, the fiber having the highest surface area increase degree represented by the following formula (1) is the fiber (max), and the surface area represented by the following formula (1). When the fiber having the lowest degree of increase is defined as fiber (min), the fiber (min) has a surface area increase of 3.0% or more lower than that of the fiber (max), and the fiber (max) of the mixed fiber. The composition ratio in the whole is 30.0% or more, the composition ratio in the whole of the mixed fiber of the fiber (min) is 8.0% or more, and the fiber (max) has (a) surface area increase degree of 1. 20 or more, (b) porous and a pore specific surface area of 5 A fiber material that is at least m 2 / g.
Increase in surface area = (perimeter in fiber cross section) / (circumference length in a circle having the same cross-sectional area as the fiber cross section) (1)
外接円占有度Sfo=Sf/So (2)
ここで、Sf:繊維横断面の断面積、So:繊維横断面の外接円で囲まれる面積である。 The circumscribed circle occupation degree Sfo represented by the following formula (2) in the fiber (min) is 0.90 or less, The fiber material according to any one of claims 1 to 4.
Circumscribed circle occupancy Sfo = Sf / So (2)
Here, Sf: cross-sectional area of the fiber cross section, So: area surrounded by a circumscribed circle of the fiber cross section.
ここで、Do:繊維横断面の外接円の直径、Di:繊維横断面の内接円の直径である。 The fiber material according to any one of claims 1 to 5, wherein a degree of deformation Do / Di in the fiber (min) is 1.10 or more.
Here, Do: the diameter of the circumscribed circle of the fiber cross section, Di: the diameter of the inscribed circle of the fiber cross section.
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