JP2020519780A - 紡糸口金、紡糸口金を有するデバイス、紡糸口金及びフィルタを用いて中空繊維又は中空繊維膜を生成する方法 - Google Patents

紡糸口金、紡糸口金を有するデバイス、紡糸口金及びフィルタを用いて中空繊維又は中空繊維膜を生成する方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、１又は２以上の紡糸塊からの中空繊維の押出成形のための紡糸ノズル（１０）、及び紡糸ノズル（１０）を含む装置、並びに紡糸ノズル（１０）を用いて中空繊維を押出成形する方法に関し、紡糸ノズル（１０）は、紡糸ノズル（１４）内に紡糸塊を導入するための押出成形される各紡糸塊に対する入口ポート（１２、１３、１４）と、出口軸線（Ａ）に沿った紡糸塊の流出のための出口ポートと、押出成形される少なくとも１つの紡糸塊を入口ポート（１２、１３、１４）から出口ポートに案内するための少なくとも１つの紡糸塊流れチャネルとを有し、少なくとも１つの紡糸塊流れチャネルは、紡糸塊流れチャネルを通って流れる紡糸塊に影響を及ぼすための流れガイド構造（１８、１９、２０）を含む入口と出口とを有する流れ操作セクションを含み、流れガイド構造（１８、１９、２０）は、それにより、紡糸塊流れチャネルを通って流れる紡糸塊がこの紡糸塊流れチャネルを少なくとも２つの異なる流路に沿って貫流するように紡糸塊流れに影響を及ぼすように設計され、紡糸塊流れチャネルを通って延びる流路は、流れ操作セクションの入口と紡糸塊流れチャネルの出口ポートとの間で実質的に同一の経路長を示す。【選択図】図１

Description

本発明は、１又は２以上の紡糸塊からの中空繊維の押出成形、特に１又は２以上の紡糸塊からの中空繊維膜の押出成形のための紡糸ノズルに関連し、紡糸ノズルは、紡糸ノズル内に紡糸塊を導入するための押出成形される各紡糸塊に対する入口ポートと、紡糸ノズルから出口軸線に沿った１又は２以上の紡糸塊の流出のための少なくとも１つの出口ポートと、押出成形される少なくとも１つの紡糸塊をそれぞれの入口ポートからそれぞれの出口ポートに案内するための少なくとも１つの紡糸塊流れチャネルとを有し、それによって少なくとも１つの紡糸塊流れチャネルは、入口と出口を有する流れ操作セクションを含み、流れ操作セクションは、流れ操作セクションの入口と出口間で紡糸塊流れチャネルを通って流れる少なくとも１つの紡糸塊に影響を及ぼすための流れガイド構造を示し、それにより、少なくとも１つの流れ操作セクションの流れガイド構造は、紡糸塊流れチャネルを通って流れる紡糸塊の少なくとも一部分が少なくとも２つの異なる流路に沿って紡糸塊流れチャネルを通って流れるように紡糸塊流れに影響を及ぼすようにそれによって設計される。
本発明は、更に、１又は２以上の紡糸塊から複数の中空繊維又は中空繊維膜を押出成形するための装置に関するものであり、装置は、各中空繊維を押出成形するための１つの紡糸ノズルを含む。
本発明は、更に、紡糸ノズルを用いて１又は２以上の紡糸塊からの中空繊維又は中空繊維膜を押出成形するための方法に関する。
本発明は、更に、血液の体外処置のためのフィルタ、特に透析器、血漿交換フィルタ、又は膜人工肺に関する。
繊維を押出成形するための紡糸ノズルは、特に、融解紡糸と乾式紡糸及び湿式紡糸の両方での化学繊維の生成に使用され、その原理は従来技術で公知である。一般的に、紡糸ノズルは、通常はガラス、金属、又はセラミックで製造されて１又は２以上の成形ノズル開口部を有する１又は２以上の丸形の又は角張ったプレートを有する。紡糸ノズルは、通常は加圧された紡糸塊を１又は２以上の微細に紡糸されたストランドに成形することができ、それによって化学繊維が、ポリマーベースの紡糸塊から通常は生成される。
通常、押出成形工程では、硬化性ビスコース塊が形状付与開口部、特に成形ノズル開口部から定められた圧力で連続的に押し出され、それによって理論的には適切な断面形状の開口部を用いてあらゆる所与の長さの本体及び／又はプロファイル、並びに中空本体及び／又は中空プロファイルを生成することができる。
特に直後の化学的硬化法及び／又は物理的硬化法を用いて、例えば、押出成形ストランドを沈殿剤との接触状態に即座に入れることにより、押出成形ストランドは、更に別の処理に対して少なくとも十分なフィラメントに十分に硬化させることができ、硬化法は、それぞれの紡糸法、並びに利用されるそれぞれの紡糸塊に依存して異なる場合がある。
殆どの場合に、ノズル開口部の断面は、中空繊維に対しては円盤形の形態のものであるが、他のプロファイル断面を用いて中空繊維を生成することも可能である。押出成形フィラメントの断面は、ノズル出口ポートに対する断面形状によって決定される。特に、流量、開口部断面、すなわち、ノズル開口部の出口面のサイズ、並びにそれによるストランド引き出し速度は、押出成形ストランド及びそこから生成されるフィラメントの寸法に影響を及ぼす。
ノズル出口ポートへの均一な紡糸塊給送は、均一な性質、特に周方向に均一な性質、並びに長さにわたって均一な性質のフィラメントに対する前提条件下である。従って、ノズル開口部の断面形状及びその寸法に加えて、個々の紡糸塊がノズル出口ポートに給送される際に辿る紡糸塊流れチャネルは、それらが紡糸塊流れに対して有意な影響を及ぼすので、押出成形フィラメントの性能特性及び／又は作業特性に対してかなりの影響を有する。
中空繊維は、繊維産業において絶縁材料及び／又は吸収膜材料として使用され、それによって少なくとも１つのポリマー材料に基づく合成中空紡織繊維が益々使用されてきている。光学系では、中空繊維は、光の伝導体として使用することができる。
少なくともその１つが半透過性である少なくとも２つの半径方向層からなる中空繊維膜を生成するために、通常、少なくとも２つの異なる紡糸塊を給送することができる紡糸ノズルが使用され、これらの紡糸塊は、各場合に物理的に分離された紡糸塊給送チャネルからそれぞれの出口ポートを通して給送することができ、それによって紡糸ノズルの個々の出口ポートは、通常は互いに同心状に配置される。この工程では、半径方向に内寄りの場所に配置されたノズル出口ポートは、中空繊維膜の内寄りの場所にある層の押出成形に寄与し、外寄りの場所に配置されたノズル出口ポートは、外寄りの場所に配置された中空繊維膜の層の押出成形に寄与する。
中空繊維膜は、フィルタモジュールの構成に特に適し、それによって通常はポリマーベースの中空繊維膜が湿式紡糸工程において転相によって生成され、特に、各場合に通常はポリマー溶液を含む又はそれからなる最内側及び／又は最外側の押出成形紡糸塊層は、依然として紡糸ノズル内の間に沈殿剤との接触状態に入れられ、及び／又は紡糸ノズルから流出した後に更に処理可能なフィラメントがもたらされるように沈殿剤を有する沈殿浴内に入れられる。
中空繊維膜の生成のための紡糸ノズルは、原則的に従来技術からも同じく公知である。例えば、ＥＰ ２ ６４４ ７５７ Ａ１は、中空繊維膜を押出成形するための汎用紡糸ノズルを説明しており、上側にある複数の紡糸塊を供給するための複数の入口ポート及び沈殿剤を給送するための入口ポート、並びに下側にある出口軸線に対して同心状に配置された回転対称ノズル出口ポートを有する紡糸ノズルを開示している。従って、個々の紡糸塊は、それぞれ関連する別個の入口ポートから別個の分離形成された紡糸塊流れチャネルを通して紡糸ノズルから流出する直前までそれぞれの出口ポートに各場合に案内され、それによってそれぞれの紡糸塊流れチャネルの１つのセクションは、それぞれの出口ポートにおいて各場合に可能な最も均一な紡糸塊給送をもたらすように、押出成形されるそれぞれの紡糸塊の紡糸塊流れに影響を及ぼすように構成される。従って、押出成形される各紡糸塊には、個々に分離した独自の出口ポートを与えることができる。しかし、２又は３以上の紡糸塊を共有出口ポートに供給することもできる。
多層中空繊維膜の押出成形のための紡糸ノズルは、ＷＯ ０２／３６３２７ Ａ１から更に公知であり、このノズルを使用する場合に、「ｗｅｔ−ｉｎｔｏ−ｗｅｔ」紡糸が発生するように、２つの特に異なる紡糸塊が依然として紡糸ノズル内の間に互いに接触状態に入れられ、最初に内側層が押出成形され、次に、依然として湿潤している第１の層の上に外寄りにある第２の層が紡糸ノズルを流出する前に堆積される。それによって第１の層と第２の層との密な接合がもたらされ、従って、剥離し難い多層中空繊維膜がもたらされる。
従来技術から更に公知であるのは、特に医療分野に使用され、特に透析に適用可能又は体外膜人工肺（ＥＣＭＯ）のためのガス交換器に適用可能な中空繊維毛細管膜である。可能な限り小型でありながら、同時に大きい交換面を有する透析器及び／又はガス交換器をもたらすことができるためには、そのような中空繊維毛細管膜は、可能な限り多くの中空繊維毛細管膜を利用可能な空間容積に含み、最も大きい交換面を達成することができるような各場合に可能な最も小さい直径及び壁厚を有するべきである。
直径、個々の壁厚、及び／又は個々の膜層の層厚が小さい程、そのような中空繊維毛細管膜を生成するのに必要な紡糸ノズルに対する生成精度、特に寸法精度に関する要件は高い。
上記を念頭に、ＥＰ ２ １１２ ２５６ Ａ１は、微細構造技術の方法を適用し、特に、微細構造技術を用いて構造化された複数のプレートを有する紡糸ノズルを利用して中空繊維毛細管膜の押出成形のための紡糸ノズルを製造することを提案している。
中空繊維毛細管膜の押出成形のための紡糸ノズルに関する生成精度及び／又は寸法精度に対する高い要件とは別に、中空繊維毛細管膜に対して、特に、個々の中空繊維膜層に関して、減幅する層厚を有する出口ポートへの紡糸塊の均一給送が均一な膜性質に関して更に益々重要になってきている。
特に、紡糸ノズル出口への可能な最も均一な紡糸塊給送に関して設計された様々な紡糸ノズルは、従来技術、例えば、ＷＯ ８９／０２９３８ Ａ１又はＣＮ １０４７７５１７１ Ａから公知であるが、１００Ｎｍよりも小さい個々の層壁厚のみを有する超微細中空繊維毛細管膜の場合は紡糸塊が十分な均一性で給送されないので、通常は膜性質の望ましい均一性を達成することができない。
ＥＰ ２ ６４４ ７５７ Ａ１ ＷＯ ０２／３６３２７ Ａ１ ＥＰ ２ １１２ ２５６ Ａ１ ＷＯ ８９／０２９３８ Ａ１ ＣＮ １０４７７５１７１ Ａ ＥＰ ２ １１２ ５５６ Ａ１
上記を踏まえて、本発明の１つの課題は、特に、１００ｎｍよりも小さい壁厚を有する少なくとも１つの層を有する中空繊維の場合でさえも、押出成形中空繊維の均一性を改善することを可能にする改善された紡糸ノズルを提供することである。本発明の更に別の課題は、好ましくは安定した紡糸ノズルを提供することである。更に、本発明の課題は、複数の改善された中空繊維を同時に生成することを可能にする装置、特に構成に関して可能な最も単純な構造を有する装置を提供することである。更に、本発明の課題は、特に均一な性質を有する中空繊維、特に、１００ｎｍよりも小さい壁厚を有する少なくとも１つの層を有する中空繊維をも生成することを可能にする方法を提供することである。
上述の課題は、請求項１に記載の紡糸ノズル、請求項２５に記載の装置、請求項２６に記載の方法、並びに請求項２７に記載の透析器又は膜人工肺によって解決される。
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項の主題及び本発明の明細書を構成し、かつ以下でより詳細に解説する。特許請求の範囲の文言は、本明細書の内容構成要素を構成している。
本発明による紡糸ノズルでは、紡糸塊流れチャネルを通って延びる少なくとも２つの流路の全ては、少なくとも流れ操作セクションの入口と紡糸塊流れチャネルの関連の出口ポートとの間で実質的に同一の経路長、特に同じ経路長を示している。
流れ操作セクションの入口と紡糸塊流れチャネルの関連の出口ポートの間の経路長が、紡糸塊がそれぞれの出口ポートに流れる際に辿る少なくとも２つの流路の全てに関して同じであるので、紡糸塊流れチャネルのそれぞれの出口ポートにおいて特に均一な紡糸塊給送を達成することができ、それによって特に出口ポートの円周にわたって均一である好ましくは実質的に一定の紡糸塊流を達成することができる。それにより、中空繊維の関連の紡糸塊層に対する特に均一な構造、従って、特に均一な性質を有する中空繊維の生成が可能になる。
上記に従って構成される場合、特に、本発明の紡糸ノズルが非常に低い製造公差のみを有する場合に、本発明による紡糸ノズルは、紡糸塊が製造の観点で有利な１つの点から、例えば上方から給送チャンネルを通して紡糸ノズルに給送される場合でさえも、１００Ｎｍよりも小さく、特に５０Ｎｍの範囲の個々の壁厚において十分に均一な性質の中空繊維の生成を可能にする。
特に、本発明による紡糸ノズルは、特に均一な性質を有する最も微細な中空繊維毛細管又は最も微細な中空繊維毛細管膜を生成することを更に可能にする。
本発明の意味での紡糸ノズルは、紡糸機に対して利用することができ、少なくとも１つのフィラメント、すなわち、少なくとも１つの個々の繊維、特に押出成形されたストランドを生成することができるノズルである。
本発明の意味での中空繊維は、フィラメント、すなわち、断面に１又は２以上の連続キャビティを有する個々の繊維である。
本発明の意味での中空繊維膜は、半透過性層である少なくとも１つの層からなる中空繊維である。中空繊維膜は、中空繊維の壁を形成し、膜として機能をもたらす２又は３以上の層で構成することができる。
本発明の意味での紡糸塊は、生成される中空繊維又は中空繊維膜の少なくとも１つの層を少なくとも部分的に形成することが意図された紡糸ノズル入口ポートに給送されるそれぞれの材料塊の全体であると理解されるものとする。
本発明の意味での出口ポートは、少なくとも１つの紡糸塊、補強剤、及び／又は沈殿剤が紡糸ノズルから流出する際の出口である開口部を意味する。
本発明の紡糸ノズルの少なくとも１つの出口ポートは、それによって好ましくは間隙、特に、関連の出口軸線に関して周方向に閉じた間隙であり、それによって少なくとも１つの出口ポートは、好ましくは環状間隙、特に円形環状間隙である。出口ポートの間隙幅は、この出口ポートを通して押出成形される紡糸塊に対する中空繊維の望ましい層厚に好ましくは関連付けることができる。
本発明の意味での出口軸線は、関連の紡糸塊の中心流出方向と平行な軸線を意味する。
本発明の紡糸ノズル内には、好ましくは、少なくとも１つの出口ポートが、関連の出口軸線に対して同心状に、特に回転対称に配置される。
本発明によって定めるように、流れ操作セクションの入口は、入口ポート、特に、紡糸塊が流れ操作セクション内に流入する際に通る入口ポートであると理解されるものとし、それによって各流れ操作セクションは、入口が各場合に流れ操作セクション内への紡糸塊の流入点を定めるように、正確に１つ、すなわち、ただ１つの入口のみを含む。
本発明によって定めるように、流れ操作セクションの出口は、出口ポート、特に、紡糸塊が流れ操作セクションから流出する際に通る出口ポートであると理解されるものとし、それによって各流れ操作セクションは、出口が各場合に紡糸塊に対する流れ操作セクションからの流出点を定めるように、正確に１つ、すなわち、ただ１つの出口のみを含む。
本発明の意味での流れガイド構造は、紡糸塊流を定められた方式で、特に定められた流路に沿ってガイド及び／又は誘導するように設計された構造体である。
本発明による紡糸ノズルの構成、特に、本発明の紡糸ノズルの少なくとも１つの流れガイド構造の構成及び／又は構成設計に関して、数値法、特に数値流れシミュレーション（ＣＦＤシミュレーション／計算流体力学）を１つ又はいくつかの適切な最適化アルゴリズムの適用と共に利用することが適切である。
この目的に対して、仮定的に適切な流れガイド構造は、パラメータ化された形態で好ましくは指定される。例えば、最適化される流れ操作セクションの入口及び出口、及び／又は関連の出口ポートの位置及び形状、更にそれぞれ給送される紡糸塊の対応する材料パラメータ、特に状態パラメータのような適切な境界条件は、個々の流路の経路長を各場合に数値流れシミュレーションを用いて決定することができるような境界条件として更に示される。
流れガイド構造の実施形態に基づいて、特に流れガイド構造の形状を定めるパラメータは、全ての流路に対して同じ経路長がもたらされるようにこの流れガイド構造を好ましくは追求する最適化アルゴリズムを用いて決定される。
本発明による紡糸ノズルの１つの有利な実施形態では、紡糸ノズルの少なくとも１つの紡糸塊流れチャネルは、給送セクション入口と給送セクション出口とを有する給送セクションを含み、給送セクション入口は、少なくとも１つの入口ポート、特に正確に１つの入口ポートに好ましくは接続される。給送セクション出口は、少なくとも１つの流れ操作セクション、特に関連の流れ操作セクション、好ましくは正確に１つの流れ操作セクションの入口に好ましくは接続される。
紡糸塊流れチャネルの給送セクションがただ１つの入口ポート及びただ１つの流れ操作セクションのみを有し、それぞれの流れ操作セクションが正確にただ１つの入口のみを有する場合に、流れ操作セクション内への紡糸塊の定められた流入を達成することを可能にすることが特に簡単であり、特に、紡糸塊の流入点を正確に定めることができる。
相応に、ただ１つの出口のみを有する流れ操作セクションは、関連の流れ操作セクションからの紡糸塊の流出の定められた決定を可能にする。
本発明による紡糸ノズルに対する構成の複雑さは、それによって有意に低減することができる。特に、解くべき最適化問題をそれによって有意に簡素化することができる。その結果、本発明による紡糸ノズルを構成することに関連付けられたコストが軽減される。取りわけ、紡糸塊流シミュレーション及び所要の最適化演算に関して本発明の紡糸ノズルの構造体を計算するのに必要とされる時間を有意に短縮することができる。
紡糸塊流れチャネルの給送セクションは、これに代えて複数の入口ポートに接続することができ、それによって複数の紡糸塊を互いに容易に混合することができ、特に紡糸塊混合物を生成することができる。
紡糸塊は、更に、容易に分割することができ、特に、紡糸塊流れチャネルの給送セクションが複数の流れ操作セクションに交替して接続される場合は同じ紡糸塊材料から構成される複数の層を有する多層中空繊維が容易に生成される。
本発明による紡糸ノズルの１つの好ましい実施形態では、少なくとも１つの流れ操作セクションは、床面と天井面と側面とによって実質的に境界が定められた空間領域を有し、好ましくは、流れ操作セクションの床面及び／又は天井面は平面によって形成され、特に床面と天井面は、互いに平行に配置され、それぞれ互いに平行に延びる。
本発明による紡糸ノズルの１つの好ましい実施形態では、少なくとも１つの紡糸塊流れチャネルは、出口セクション入口と出口セクション出口とを有する出口セクションを含み、出口セクション入口は、少なくとも１つの流れ操作セクション、好ましくは、関連の流れ操作セクション、特に正確に１つの関連の流れ操作セクションの出口に好ましくは接続される。より好ましくは、出口セクション出口は、紡糸塊流れチャネルの関連の出口ポート、特に正確に１つの出口ポートに接続される。
好ましくは、紡糸ノズルの少なくとも１つの出口ポートは、関連の出口軸線の周りに回転対称な設計のものであり、それによって出口ポートは、好ましくは全周構成のものであり、特に環状間隙である。
好ましくは、少なくとも１つの紡糸塊流れチャネルの少なくとも１つの出口セクションは、特に出口軸線に対して同心状に配置されて全長にわたって出口軸線に対して回転対称な形態のものである円筒形ケーシングとして成形された間隙によって形成される。
１つの好ましい実施形態では、本発明による紡糸ノズルは、多層中空繊維の押出成形、特に多層中空繊維膜の押出成形、特に好ましくは、５００μｍよりも小さい直径と１００μｍよりも小さい合計壁厚とを有する多層中空繊維毛細管膜の押出成形に向けて設計され、好ましくは、各層を紡糸塊の押出成形によって生成することができ、紡糸ノズルは、それぞれの紡糸塊を紡糸ノズル内に導入するための押出成形される各紡糸塊に対して別個の入口ポートを好ましくは含む。
すなわち、それぞれの紡糸塊が関連の出口軸線に沿って紡糸ノズルから流出するための各紡糸塊、特に各紡糸塊材料に対して別個の出口ポートを各場合に設けることができ、又は他に複数の紡糸塊の流出、特に異なる紡糸塊材料の流出に向けて１又は２以上の出口ポートを設けることができる。
本発明による紡糸ノズルが、各紡糸塊、特に各紡糸塊材料に対して別個の個々の出口ポートを有する場合に、いくつかの層から構成される中空繊維膜を紡糸ノズルに給送されたそれぞれの異なる紡糸塊材料から押出成形することができ、この中空繊維膜の層は互いから大なり小なり分離され、それによって特に個々の紡糸塊材料又は紡糸塊層それぞれの間の大なり小なり目立った分離をもたらすことができる。
それに対して２又は３以上の紡糸塊、特に２又は３以上の異なる紡糸塊材料を共有出口ポートから送出することができる場合に、通常は紡糸塊の少なくとも部分的な混合があり、それによって個々の紡糸塊／紡糸塊材料の間にそれ程目立たない分離しか伴わない層を生成することができる。
用途に基づいて、各紡糸塊に対して別個の出口ポートと、２又は３以上の紡糸塊に対して共有の出口ポートとの両方が有利である場合がある。別個の出口ポートの場合に、通常、個々の中空繊維膜層に対してより明確で均一な性質を有する中空繊維膜を生成することができ、それに対して共有出口ポートは、特にいわゆるｗｅｔ−ｉｎｔｏ−ｗｅｔ融合において個々の紡糸塊層の互いにより確実な接合をもたらすことを可能にし、それによって個々の中空繊維膜層の剥離のリスクを軽減することができる。
１つの好ましい実施形態では、本発明による紡糸ノズルは、紡糸塊を関連の入口ポートからそれぞれの出口ポートに誘導するための押出成形される各紡糸塊に対して別個の紡糸塊流れチャネルを好ましくは含む。
複数の出口ポートを有する紡糸ノズルでは、個々の出口ポートの全ての出口軸線は、共通のノズル出口軸線上で好ましくは延び、従って、個々の出口ポートは、特に共通ノズル出口軸線に対して同心状に配置され、すなわち、個々の出口ポートは好ましくは一致する。この場合に、好ましくは、出口ポートは、紡糸ノズルからの個々の紡糸塊の流出時に個々の紡糸塊層に対してそれぞれ望ましい層厚及び／又は壁厚を有する多層中空繊維が生成されるように設計及び配置され、特に直径及び間隙幅がそれぞれ選択される。
特に好ましくは、本発明の紡糸ノズルは、別個の入口ポートと、別個の流れ操作セクションを有する別個の紡糸塊流れチャネルと、押出成形される各紡糸塊に対して別個の出口ポートとを有し、好ましくは、出口軸線の全ては、互いに平行に延び、特に共通のノズル出口軸線に沿って配置され、すなわち、一致する。この場合に、ノズル出口軸線に関して半径方向に最内側に配置された紡糸塊出口ポートは、中空繊維の最内側層を生成するための出口ポートを形成し、半径方向に最外側に配置された紡糸塊出口ポートは、中空繊維の最外側層を押出成形するための出口ポートを形成し、これらの出口ポートの間にある紡糸塊出口ポートは、間に挟まれた紡糸塊層の出口ポートを相応に形成する。
本発明の紡糸ノズルでは、紡糸塊流れチャネルを通って流れる紡糸塊は、特に少なくとも流れ操作セクション内で少なくとも２つの異なる流路に少なくとも部分的に沿って流れる。言い換えれば、本発明の紡糸ノズルでは、紡糸塊は、少なくとも流れ操作セクション内で少なくとも２つの異なり、すなわち、様々な流路に少なくとも部分的に沿って流れる。特に好ましくは、紡糸塊は、紡糸塊流れチャネル、特にそれぞれの流れ操作セクションを複数の異なる流路に少なくとも部分的に沿って貫流する。
特に好ましくは、紡糸塊の全ての流路は、等しい長さのものであり、それぞれの流れ操作セクションから関連の出口ポートまでそれぞれ同じ経路長を有するだけではなく、更にそれぞれの紡糸塊路の入口ポートから紡糸塊流れチャネルの関連の出口ポートまで及び／又は紡糸ノズルの紡糸中心まで同じ長さのものである。
本発明の意味での紡糸中心は、全ての紡糸塊が流れ方向に最初に出会う共通ノズル出口軸線に沿う点、すなわち、押出成形された中空繊維が全ての割り当て紡糸塊層を最初に示す点であると理解されるものとする。
本発明の紡糸ノズルの１つの特に有利な実施形態では、紡糸塊流れチャネルを少なくとも部分的に通って延びる少なくとも２つの流路の全て、好ましくは、流路の全ては、流れ操作セクションの入口と流れ操作セクションの出口との間で実質的に同一の経路長を示す。
それにより、それぞれ設けられた紡糸塊流れチャネルの接続出口セクションのそれぞれの出口ポートを有するそれぞれの流れ操作セクションの出口は、それぞれの紡糸塊がこれらの紡糸塊流れチャネルを均一に、特に同じく同じ経路長の流路に沿って貫流することができるように構成されるという前提で、本発明による紡糸ノズルを構成する複雑さを特に簡単な方式で更に軽減することを可能にする。言い換えれば、これは、本発明の紡糸ノズルでは、好ましくは、それぞれ設けられた紡糸塊流れチャネルの出口セクションは、異なる経路長を有する異なる流路に沿って流れるのではなく、各場合に同じく同じ経路長の流路に沿って流れることを意味する。
本発明による紡糸ノズルの特に有利な更に別の実施形態では、紡糸ノズルは、補強剤及び／又は沈殿剤を紡糸ノズル内に導入するための少なくとも１つの入口ポートと、補強剤及び／又は沈殿剤が紡糸ノズルから出口軸線に沿って流出するための少なくとも１つの出口ポートと、補強剤及び／又は沈殿剤をそれぞれの入口ポートから関連の出口ポートに案内するための少なくとも１つの給送チャンネルとを含み、補強剤及び／又は沈殿剤の出口ポートは、好ましくは、半径方向に最内側の出口ポート内に配置及び構成され、特にこの最内側紡糸塊出口ポートに対して同心状に配置及び構成される。
本発明の意味での沈殿剤という用語は、転相を導入し、紡糸ノズルから押出成形された紡糸塊を少なくとも部分的に硬化させ、それによって押出成形された中空繊維の更に別の処理を可能にするために、中空繊維の押出成形に向けて紡糸ノズルに給送された紡糸塊、特に最内側層として押出成形される紡糸塊と接触状態に入れられる液体をそれによって指すものである。
本発明の意味での補強剤は、押出成形された中空繊維を補強するのに、特に形状付与補強体として機能する化学薬剤又は化学組成物である。この場合に、補強剤は、押出成形されたストランドが沈殿浴又はこのストランドを後処理するための類似のものに達するまでこのストランドを機械的に安定化するように機能する。補強剤は、特に沈殿剤とすることができる。
一部の場合に、少なくとも１つの給送チャンネルは、補強剤及び／又は沈殿剤をそれぞれの入口ポートから関連の出口ポートに紡糸塊流れチャネルの方式で案内するように設計され、少なくとも１つの流れ操作セクション、給送セクション、及び／又は出口セクションを含み、更に、給送チャンネルを通って流れる補強剤及び／又は沈殿剤が２つの異なる流路に沿って少なくとも部分的に流れるように補強剤質量流れ及び／又は沈殿剤質量流れに影響を及ぼし、給送チャンネルを通って延びる少なくとも２つの流路の全ては、給送チャンネルの流れ操作セクションの入口と給送チャンネルの関連の出口ポートとの間で実質的に同じ経路長を示し、特に給送チャンネルのそれぞれの入口ポートと関連の出口ポートとの間で同じ経路長を示すように特に同様に設計されることが有利である場合がある。
この点に関して、本発明の意味での紡糸塊出口ポートは、補強剤及び／又は沈殿剤の流出ではなく紡糸塊の流出に向けて設けられた出口ポートである。
本発明による紡糸ノズルの特に有利な更に別の実施形態では、少なくとも１つの流れ操作セクションは、関連の出口軸線に対して垂直の向きに、特に、流れ操作セクションを通って流れる紡糸塊の中心流れ方向に関して関連の出口軸線に対して直角に配置される。言い換えれば、これは、少なくとも１つの流れ操作セクションは、紡糸ノズルの使用の機能的状態に関して水平の向きに好ましくは配置され、関連の出口軸線が好ましくは垂直に延びることを意味する。それにより、本発明による紡糸ノズルの特に簡単な構成、その結果として本発明の紡糸ノズルの廉価な製造が可能になる。
上記に関して、流れ操作セクションが、床面と天井面と側面とによって境界が定められた空間領域によって形成され、床面及び／又は天井面が特に平面によって形成される場合に、床面及び／又は天井面は、出口軸線と垂直に、特に直角に好ましくは向けられる。
本発明の紡糸ノズルが複数の流れ操作セクションを含む場合に、紡糸ノズルの流れ操作セクションのうちの好ましくは少なくとも２つ、特に全ては、互いに平行に配置される。
全ての出口ポートの出口軸線が一致し、特に共通ノズル出口軸線上を延びる場合に、好ましくは、少なくとも１つの流れ操作セクションは、ノズル出口軸線に対して直角の向きに配置され、特に流れ操作セクションの全ては、ノズル出口軸線に対して直角の向きに配置される。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの入口ポートは、紡糸ノズルの使用の機能的状態に関して紡糸ノズルの上側に配置され、それによって好ましくは、入口ポートの全ては、紡糸ノズルの上側に配置される。
それによって特に好ましくは、紡糸塊を供給するために設けられた入口ポートの全て、並びに補強剤及び／又は沈殿剤を給送するための入口ポートの全ては、紡糸ノズルの上側に配置される。それにより、紡糸塊、補強剤、及び／又は沈殿剤の給送に向けて個々の紡糸ノズルの側部の空間を空いたままに保つ必要はないので、複数の紡糸ノズルを装置内に空間節約方式で配置すること、特に複数の紡糸ノズルの直接隣接配置が可能になる。従って、複数の中空繊維を同時に生成するために複数の紡糸ノズルを有する特に構成が簡単な装置構造体をもたらすことができる。
この場合に、すなわち、少なくとも１つの入口ポートが紡糸ノズルの上側に配置される場合に、好ましくは、紡糸ノズルの上側に配置された入口ポートに接続された少なくとも１つの紡糸塊流れチャネル、及び／又は補強剤及び／又は沈殿剤に対する給送チャンネルの関連の給送セクションは、特に、関連の出口軸線に対して実質的に平行に及び／又は関連の流れ操作セクションに対して直角に延び、給送セクションの長手軸線は、偏心し、すなわち、関連の出口軸線から半径方向にオフセットして好ましくは配置され、特に出口ポートを超えて延びる。
本発明による紡糸ノズルの等しい長さの流路に起因して、関連の出口ポート及び／又は関連の出口軸線に関して偏心した及び／又は非対称の紡糸塊給送の場合でも出口ポートへの均一な紡糸塊給送をもたらすことができ、更に中空繊維の内腔の間、及び／又は中空繊維膜の個々の膜層の間の性質に悪影響を及ぼすように作用する同心性の欠如を軽減するか又は完全に排除することさえ可能である。
それにも関わらず、これに代えて又はこれに加えて、本発明の紡糸ノズルの一部の場合の同じく有利な実施形態では、少なくとも１つの入口ポートは、紡糸ノズルの側部に配置される。入口ポートの全ては、紡糸ノズルの側部に配置することができる。この場合に、好ましくは、紡糸ノズルの側部に配置された入口ポートに接続された関連の給送セクションは、関連の出口軸線に対して実質的に垂直に及び／又は関連の流れ操作セクションと平行に延び、従って、給送セクションの長手軸線は、特に関連の流れ操作セクションと平行に配置され、特に、紡糸塊、沈殿剤、及び／又は補強剤がそれぞれの流れ操作セクションを通って流れる中心流れ方向を有する平面に延びる。
両方の場合、すなわち、１又は２以上の入口ポートが紡糸ノズルの上側に配置される場合及び／又は横に配置される場合に、好ましくは、少なくとも１つの出口ポートは、紡糸ノズルの下側に配置され、特に全ての出口ポートは、紡糸ノズルの下側に配置される。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れ操作セクションの少なくとも１つの入口ポート及び／又は入口、特に関連の流れ操作セクションの入口は、関連の出口軸線に対して偏心して配置され、特に、出口軸線に関して出口ポートを半径方向に超えて配置される。この点に関して好ましくは、紡糸塊給送のための入口ポートの全ては、それぞれ関連する出口軸線に対して偏心して配置される。
一方で、補強剤及び／又は沈殿剤を導入するための入口ポートは、関連の出口軸線に対して同心状に配置することができる。流れ操作セクションを省くことができ、入口ポートから出口ポートに同心状に延びる給送チャンネルを用いて、押出成形される中空繊維の望ましい性質を達成することができる場合に、補強剤又は沈殿剤の給送のための入口ポートの同心配置が特に適切である。
しかし、望ましい性質を有する中空繊維を押出成形するために紡糸ノズルを通って流れる補強剤又は沈殿剤をそれぞれ操作することを必要とする場合に、給送セクションが出口軸線と平行に延びる状態で補強剤又は沈殿剤の給送のための入口ポートを同じく偏心して配置し、流れ操作セクションを出口軸線に対して直角な向きに配置し、給送チャンネルが出口軸線と平行に、特に上述の形成された出口セクションに対して同心状に延びることが好適である。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れ操作セクションの出口は、関連の出口軸線に対して同心状に配置され、少なくとも１つの流れ操作セクションの出口は、好ましくは、合同設計のものであり、すなわち、関連の出口ポートと合同なものであり、特に紡糸ノズルの上側の方向にそれぞれの出口ポートと平行に配置される。
好ましくは、少なくとも１つの流れ操作セクションの出口及び／又は少なくとも１つの関連の出口ポートは回転対称に設計され、少なくとも１つの出口及び／又は少なくとも１つの出口ポートは、各場合に好ましくは全周構成のものであり、特に環状間隙である。
それによって流れ操作セクションが、床面と天井面と側面とによって境界が定められた空間領域によって形成される場合に、この流れ操作セクションの入口は、天井面内に好ましくは設けられ、及び／又はこの流れ操作セクションの出口は床面内に好ましくは設けられる。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、流れガイド構造は、１又は２以上の流れガイド要素、及び／又は１又は２以上の阻害要素から構成される少なくとも１つの流れ操作セクションを含む。
本発明の意味での流れガイド要素は、流れを迂回、ガイド、及び／又は誘導する役割を実質的にもたらし、流れ指向輪郭を有する流れガイド面を好ましくは含む要素であると理解されるものとする。
この場合に、流れガイド面は、紡糸塊流れの少なくとも一部分が流れる際に辿り、この流れを迂回、ガイド、及び／又は誘導する流れガイド要素の面を表し、流れ指向輪郭、すなわち、流れガイド面の形状は、各場合に流れがどのように迂回、ガイド、及び／又は誘導されるかを定める。
本発明によって定めるように、阻害要素は、流量を変更する役割を実質的にもたらす要素であり、この点で本発明の意味での阻害要素は、流量を増大すること及び流量を低減することの両方の機能をもたらすことができる。適切な構成の場合に、阻害要素は、これに加えて流れの位置合わせを起こすことができる。
好ましくは、本発明による紡糸ノズルは、流れ方向に連続して配置された流れガイド要素、及び／又は流れ方向に連続して配置された１又は２以上の阻害要素を含み、特に好ましくは、本発明の紡糸ノズルは、流れ方向に連続して配置された流れガイド要素と、流れ方向に流れガイド要素の下流に配置された少なくとも１つの阻害要素とを含む。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れガイド要素は、流れ操作セクションの床面から天井面まで延びる壁を有する突出部により、特に、流れ操作セクションの床面及び／又は天井面と垂直に少なくとも部分的に延びる壁を有する突出部によって形成され、壁は、流れガイド面を少なくとも部分的に形成し、定められた流れ指向輪郭を有する。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れガイド要素は、少なくとも部分的に質量流れ分割器として構成され、又は質量流れ分割器を形成し、好ましくは、紡糸塊流を定められた比で分割する質量流れ分割器として設計され、又はそのような質量流れ分割器を形成し、特に紡糸塊流を二等分する質量流れ分割器として設計される。従って、紡糸塊流を特に定められた比で異なる流路に容易に分割すること、特に二等分することができ、個々の流路に対する同じ経路長によって均一な紡糸塊流れを特に簡単な手法で達成することができる。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れガイド要素、特に少なくとも１つの質量流れ分割器は、第１の対称平面に対して対称な流れ指向輪郭を示し、流れガイド要素の第１の対称平面は、好ましくは、関連の流れ操作セクションと垂直に、特に関連の出口軸線と平行に延びる。
一部の場合に、少なくとも１つの流れガイド要素、特に少なくとも１つ質量流れ分割器が全体的に対称な設計のものであること、すなわち、対称に形成された流れ指向輪郭を示すだけではなく、主として流れ指向輪郭として機能をもたらす流れガイド要素の残りの輪郭も対称設計のものであることが有利である。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れガイド要素、特に少なくとも１つの質量流れ分割器は、波括弧に似た又は波括弧状のすなわち「波括弧」句読点に似た流れ指向輪郭又は「波括弧」のように延びる流れ指向輪郭のような流れ指向輪郭を示す。
一部の場合に、少なくとも１つの流れガイド要素、特に流れ指向輪郭から構成される少なくとも１つの質量流れ分割器は、双反射方式で、又は長手方向に接続されて対称に配置された２つの積分記号のように延びることが有利である。
この点に関して好ましくは、流れガイド要素の先頭の前縁部及び／又は先頭の流入区域が第１の対称平面に位置する。
好ましくは、少なくとも１つの流れガイド要素、特に少なくとも１つの質量流れ分割器は、流れガイド要素の第１の対称平面に対向する流れが特に第１の対称平面と平行な流れ方向前方からのものであるような向きに関連の流れ操作セクション内で配置される。
この点に関して本発明の意味では、先頭の流入区域は、流れガイド要素の流れ指向輪郭の一部、特に、流れガイド要素の最初の流入の縁部、又は紡糸塊が関連の流れ操作セクションを通って流れる時に流れ指向輪郭に流入する紡糸塊が最初に遭遇する縁部それぞれであると理解されるものとする。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れ操作セクションの流れガイド構造は、カスケード接続した複数の流れガイド要素、特にカスケード接続した複数の質量流れ分割器を示し、個々の流れガイド要素は、奇数個数の段を有するカスケード構成、特に三段カスケード又は五段カスケードで好ましくは配置される。それによって流れガイド要素が二等分質量流れ分割器として設計される場合に、流れ操作セクション内に流入する紡糸塊流れに関して、これらの二等分質量流れ分割器に対向して流れる紡糸塊を第１の段内の質量流れ分割器によって二等分し、第２の段において四等分し、以降同じく等分することができる。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れ操作セクションの流れガイド構造は、カスケードの第１の段内にただ１つの流れガイド要素、特にただ１つの質量流れ分割器のみを有し、更にカスケードの第２の段内に２つの流れガイド要素、特に２つの質量流れ分割器を有し、カスケードの第２の段の流れガイド要素は、カスケードの第１の段の流れガイド要素に対して約±９０°のオフセットの向きに好ましくは配置される。
本発明の意味では、定められた角度だけオフセットされた向きで配置されることは、定められた角度だけ回転された配置を意味する。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、ｎ≧２である第ｎの段内に各場合に２(n-1)個の流れガイド要素、特に質量流れ分割器が設けられ、好ましくは、第（ｎ−１）の段の流れガイド要素に対してそれぞれ１８０°／２(n-1)だけオフセットして、特に対称にオフセットして配置される。
それによって紡糸塊流れを異なる流路に沿って、特に定められた経路長を有する異なる流路に沿って特に簡単な方式で案内することができ、それぞれの経路長は、更に別の追加の各カスケード段によって定められた量だけ延びることができる。この場合に、個々の流れガイド要素の配置、並びにその構成に基づいて、それぞれの流路を定められた経路長だけ容易に延びることができ、その結果、本発明の紡糸ノズルの紡糸塊流れチャネルの流路のうちの少なくとも２つ、好ましくは全てを等しく設定することができる。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、第ｎの段の少なくとも１つの流れガイド要素の流れ指向輪郭の長さが、第（ｎ−１）の段の流れガイド要素の流れ指向輪郭の長さの約１／４又は１／４に達し、好ましくは、隣接するカスケード接続段の少なくとも２つの流れガイド要素の１つの幾何学形態が等しい及び／又は自己相似形のものである。好ましくは、この関係は、カスケード接続段の全ての流れガイド要素、特にカスケードの全ての質量流れ分割器にそれぞれ適用される。
すなわち、第２のカスケード接続段の質量流れ分割器の流れ指向輪郭が、第１のカスケード接続段の質量流れ分割器の流れ指向輪郭の長さの１／４に好ましくは等しいものである。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れガイド要素はガイドベーンを含み、又はガイドベーンであり、好ましくは、紡糸塊流れを出口ポートに向けて少なくとも部分的に案内するガイドベーン、特に紡糸塊流れを出口ポートに半径方向に内向きに少なくとも部分的に案内するガイドベーンである。
言い換えれば、本発明の紡糸ノズルの流れガイド要素は、単にガイドベーンとしてのもの、又は他に質量流れ分割器、及び／又は１又は２以上のガイドベーンセクションとして機能する１又は２以上のセクションを含むもののいずれとしても設計することができる。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れ操作セクションの流れガイド構造は、出口ポートに対して同心状に均等な周方向分散で配置された複数のガイドベーンを含み、流れ操作セクションの出口及び／又は関連の出口ポートに半径方向に内向きに位置するガイドベーンの端部は、一定の半径の円形経路上に好ましくは配置され、ガイドベーンは、特に、これらのガイドベーンに沿って流れるそれぞれの紡糸塊流れは、ガイドベーンから流れ操作セクションの出口及び／又は関連の出口ポートに関してタンジェンシャルに流出するように設計及び配置される。
この場合に、好ましくは、ガイドベーンの端部は、流れ操作セクションの出口に対して、特に出口ポートに対して同心状に配置される。
このタイプのガイドベーン配置を使用する場合に、流れ操作セクションの出口への特に均一で特に位置合わせされた紡糸塊流れを達成することができ、従って、紡糸塊流れチャネルの関連の出口セクションの適切な構成を用いて関連の出口ポートへの特に均一な紡糸塊流れを達成することができる。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、本発明の紡糸ノズルは、最も高いカスケード接続段の少なくとも１つの流れガイド要素の流れ指向輪郭から遠い側に配置された１又は２以上のガイドベーンを含み、好ましくは、少なくとも１つのガイドベーンは、最も高いカスケード接続段の流れガイド要素と一体的なもの及び／又は一体設計のものである。
この点に関して好ましくは、全てのガイドベーンは、少なくとも１つの流れガイド要素の流れ指向輪郭から遠い側に配置され、特に各場合にそれぞれ隣接する流れガイド要素と一体的なもの及び／又は一体設計のものである。
それにより、最も高いカスケード接続段のそれぞれの流れガイド要素が、各々が流れ指向輪郭から遠い側、すなわち、後ろ側にガイドベーンセクションを含み、各場合に特に一体的なもの、すなわち、流れガイド要素のうちで質量流れ分割器を形成するセクションと一体構成のものである質量流れ分割器として、特にそれぞれの二等分質量流れ分割器として構成される場合に特に有利な流れガイド構造がもたらされる。
言い換えれば、最も高いカスケード接続段の流れガイド要素は、特に、流れ指向輪郭から遠い側にガイドベーンとして形成されたセクションを好ましくは含む質量流れ分割器として構成された流れガイド要素である。そのような流れガイド要素は、特に小型の流れガイド構造の有利な実現を可能にする。
しかし、一部の場合に、１又は２以上のガイドベーンを最も高いカスケード接続段の流れガイド要素とは別個に形成することを有利とすることができる。
これに代えて及び／又はこれに加えて、本発明の紡糸ノズルの流れガイド構造は、１又は２以上のガイドベーン又は単にガイドベーンとして形成された流れ要素の流れ方向に下流に配置された質量流れ分割器として形成された１又は２以上の流れガイド要素を含むことができる。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れ操作セクションの流れガイド構造は、流れ操作セクションの床面から天井面まで延びる壁によって形成され、この壁を通って延びる複数の流れ開口部を有する少なくとも１つの阻害要素を含む。この点に関して好ましくは、少なくとも１つの阻害要素は、床面及び／又は天井面と垂直に延びて壁を通る矩形断面及び／又は円弧状連続形の１又は２以上の流れ開口部を有する壁を含む。
１又は２以上の流れ開口部は、円筒形又は長円円筒形の断面、又は流れ方向に円錐状に変化するか又はラッパ状に拡大する縮径断面又は拡径断面、又はこれらとは異なる断面の形状を示すことができる。この点に関して特に好ましくは、全ての流れ開口部は、そこを通って流れることによって紡糸塊流れの位置合わせがもたらされるように互いに相対する状態で壁内に配置される。この配置は、例えば、壁に対して垂直な流れ開口部又は等しい曲率を有するそれぞれの平行な円弧を用いて達成することができる。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れ操作セクションの流れガイド構造は、円筒形ケーシングによって形成され、流れ操作セクションの出口、出口ポート、関連の出口ポート、及び／又は関連の出口軸線に対して同心状に好ましくは配置された阻害要素を含む。
好ましくは、少なくとも１つの流れ操作セクションは、流れ操作セクションの床面から流れ操作セクションの天井面まで延びる垂直壁によって形成された阻害要素と、壁内に周方向に均等に分散された配置状態で配置され、各々が約５〜２０μｍ、好ましくは、約１０〜１５μｍの断面幅のものである複数の流れ開口部とを含む。それにより、阻害要素の上流で動圧を高めることができ、紡糸塊流れ、及び／又は補強剤又は沈殿剤の流れの均一化を提供する。
特に、そのような阻害要素を使用する場合に、５００１／ｓよりも高く、更に１０００１／ｓさえも超える高い剪断速度を達成することができる。
好ましくは、少なくとも１つの流れ操作セクションの少なくとも１つの流れガイド構造は、最内側流れガイド要素内に半径方向に配置された阻害要素を含み、好ましくは、少なくとも１つの流れガイド構造は、流れガイド要素のカスケード内に半径方向に配置された阻害要素を含む。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れ操作セクションの流れガイド構造は、流れ操作セクションを通って流れる紡糸塊が上又は下を超えて流れるための少なくとも１つの障害物を含み、障害物は、特に流れ操作セクションの床面及び／又は天井面から流れ操作セクション内に好ましくは垂直に延び、天井面及び／又は床面上の定められた間隙に到達する。
この点に関して流れ操作セクションが紡糸ノズルの使用の機能的状態に関して水平の向きに配置される場合に、上又は下を超えて流れるための障害物は、好ましくは垂直に延びる。
上又は下を超えて流れるためのそのような障害物は、例えば、流れ操作セクションの床面及び／又は天井面から流れ操作セクション内に延びる円筒形ケーシング、又は対応する円筒形ケーシングセクション、特に円筒形ケーシング形のセクションによって形成することができる。
上述した障害物の上を流れる及び／又はその下を流れることは、紡糸塊流れの特に簡単な（更に別の）均一化をもたらすことができ、特に定められた紡糸塊流れを設定することができる。その結果、出口ポートに適する関連の形状、特に適切に定められた出口ポート間隙幅と共に、それぞれの出口ポートから押出成形される紡糸塊の望ましい層厚を設定することができる。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、少なくとも１つの流れ操作セクションの流れガイド構造は、微細構造技術を用いて構造化されたプレート形状本体、特に微細構造技術によって構造化されたプレートを含む又は微細構造技術によって構造化されたプレートによって形成される。
好ましくは、構造化プレート形状本体及び／又は構造化プレートは、それによってウェーハを含むか、又は１又は２以上のウェーハで作られる。
特に好ましくは、流れ操作セクション全体は、微細構造技術を用いて構造化されたプレート形状本体及び／又は微細構造技術によって構造化されたプレートによって形成され、好ましくは、全ての流れ操作セクションは、各場合に対応する本体及び／又は対応するプレートによって形成される。
このようにして製造された本発明の紡糸ノズルにより、個々の層に対する均一な層構造体と、各場合に１００ｎｍよりも小さい特に約５０ｎｍの壁厚とを有する中空繊維毛細管膜、特に超微細中空繊維毛細管膜を生成することができる。
微細構造技術を用いた構造化プレート形状本体の生成、特に微細構造技術を用いた構造化プレートの生成は、原理的に従来技術で公知である。本発明による紡糸ノズルでの使用に適する構造化プレート形状本体及び／又は構造化プレートをどのように生成することができるかに関する更なる詳細は、ＥＰ ２ １１２ ５５６ Ａ１から習得することができ、これによりこの文献をこの関連で明示的に引用する。
本発明の紡糸ノズルは、透析膜又は体外膜人工肺と共に使用されるガス交換器に使用するための中空繊維膜、並びに血漿を他の血液成分から分離するための中空繊維膜を生成すること、特に、５００ｎｍよりも小さい直径と、１００ｎｍよりも小さい全壁厚、特に約５０ｎｍの範囲の壁厚とを有する毛細管膜として設計されたそのような中空繊維膜を生成することに特に適している。
本発明による紡糸ノズルの更に有利な実施形態では、紡糸ノズルは、微細構造技術を用いて構造化された少なくとも２つのプレートを含み、これらのプレートは、互いに上下に平行な配置状態にあり、焼戻しによって互いに少なくとも部分的に結合される。それにより、特に張力と圧縮力の両方を吸収することができる特に安定した紡糸ノズルを製造することができる。それにより、均一な紡糸塊流れに対して欠点である紡糸塊流れに起因する流れ操作セクションの「拡大」、特に下側プレートからの上側プレートの隆起を防止することができる。
１又は２以上の紡糸塊から複数の中空繊維又は中空繊維膜を押出成形するための本発明による装置は、各中空繊維又は中空繊維膜を押出成形するための紡糸ノズルと、本発明によって構成される少なくとも１つの紡糸ノズルとを含み、好ましくは、これらの紡糸ノズルの全ては、本発明によって構成される。
紡糸ノズルを用いて１又は２以上の紡糸塊から中空繊維又は中空繊維膜を押出成形する方法は、本発明によって構成された紡糸ノズル又は本発明によって構成された装置を与える段階と、１又は２以上の紡糸塊、並びに適切な場合は１又は２以上の補強剤及び／又は沈殿剤を与える段階と、与えられた紡糸ノズル又は与えられた装置に紡糸塊、並びに適切な場合は補強剤及び／又は沈殿剤を給送する段階と、与えられた紡糸ノズル又は与えられた装置内に関連の入口ポートを通して紡糸塊、並びに適切な場合は補強剤及び／又は沈殿剤を導入する段階と、与えられた紡糸ノズル又は与えられた装置を用いて中空繊維又は中空繊維膜を押出成形する段階とを特徴とする。
適切な場合に、例えば、押出成形された中空繊維又は中空繊維膜を沈殿浴などの中に導入する段階のような押出成形された中空繊維又は中空繊維膜の後処理のための更に別の段階を実施することができる。
複数の中空繊維又は中空繊維膜を同時に押出成形するために、本発明による複数の紡糸ノズルを含む対応する装置を同時に使用することができる。
本発明の紡糸ノズル、本発明の装置、又は本発明の方法を用いて、本発明のフィルタ、特に透析器、血漿交換フィルタ、又は体外膜人工肺のためのフィルタが製造される。
特許請求の範囲から及び本明細書から並びに図から、これら及び更に別の特徴が明らかであり、個々のそれぞれの特徴の各々は、本発明の実施形態においてこれらの特徴単独で又は部分結合が技術的に好適である場合はこれらの部分結合の形態にある複数のものとして実現することができる。
以下では、別途説明するか又は状況が別途示すことのない限り同じ機能を有する構成要素が同じ参照番号を有する図に示す非限定的な例示的実施形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。これらの図は、ある程度概略的に示すものである。
本発明による紡糸ノズルの第１の例示的実施形態を示すＡ−Ａ’断面平面に沿う略断面図である。 本発明による紡糸ノズルの第２の例示的実施形態を示す略断面図である。 阻害要素及び垂直障害物の区域内の図１の断面図からの拡大詳細部を示す象徴的な紡糸塊流れを有する断面平面の斜景図である。 図１からの本発明の紡糸ノズルを示す斜視図である。 図１からの本発明の紡糸ノズルの微細構造技術によって製造された第１の紡糸塊の流れに影響を及ぼすための構造化プレートの流れ操作セクションの構成の第１の例示的実施形態の概略図である。 本発明の紡糸ノズルのための微細構造技術によって製造された第１の紡糸塊の流れに影響を及ぼすための構造化プレートの流れ操作セクションの構成の第２の例示的実施形態の概略図である。 波括弧状の質量流れ分割器の概略図である。
図１は、その下に配置され微細構造技術によって構造化され、各々がシリコンウェーハから製造された４つのプレート１７、１８、１９、及び２０の微細構造化カバープレート１５で形成された本発明による紡糸ノズルの第１の例示的実施形態１０の構造体の概略断面図である。本発明の紡糸ノズルの別の構成では、プレート２０の下にベースプレートを設けることができる。カバープレート１５の上に更に別の支持プレートを設けることができる。
本発明の紡糸ノズル１０は、それによってｗｅｔ−ｉｎｔｏ−ｗｅｔ紡糸工程において３つの紡糸塊層から中空繊維毛細管膜を押出成形するように設計され、紡糸ノズル１０の使用の機能的状態に関して紡糸ノズル１０の上側に配置された合計で４つの入口ポート１１、１２、１３、及び１４を含む（図４を参照されたい）。
入口ポート１２、１３、及び１４は、それによってそれぞれの紡糸塊の給送に向けて設けられ、それに対して入口ポート１１は、ノズルから流出する中空繊維膜を硬化させるための沈殿剤の給送に向けて設けられる。
紡糸ノズルは、押出成形される各紡糸塊に対するそれぞれの出口セクション１２Ｂ、１３Ｂ、及び１４Ｂを更に含み、これらの各出口セクションは、紡糸ノズル１０の下側にあるそれぞれの出口セクション１２Ｂ、１３Ｂ、及び１４Ｂの端部にここでは詳細には説明されない出口ポートを有し、出口セクション１２Ｂ、１３Ｂ、及び１４Ｂは、紡糸ノズル１０からの出口の前で徐々に融合し、更に、出口セクション１１Ｂは、同じく紡糸ノズル１０の下側に配置された沈殿剤に対する出口ポートを有する。
それによって入口ポート１１、１２、１３、及び１４の各々は、それぞれの紡糸塊流れチャネルによってそれぞれの出口ポートに又は沈殿剤質量流れチャネルにそれぞれ接続され、出口ポートは、個々の紡糸塊及び沈殿剤が紡糸ノズル１０から辿って流出することができる共通のノズル出口軸線Ａに対して同心状に配置される。
沈殿剤質量流れチャネルは、それによってそれぞれの紡糸塊流れチャネルの全てと同じく給送セクション１１Ａを含み、図１では紡糸塊入口ポート１３に接続された給送セクション１３Ａしか見ることができない。
特に、個々の紡糸塊層に対して周方向に特に均一な壁厚を有し、更に長さにわたって特に均一な壁厚を有する特に均一に形成された中空繊維毛細管膜、並びに個々の膜層が事実上全く同心度誤差を示さない中空繊維膜を生成するために、関連の給送セクションと、各場合に関連の微細構造化プレート１７、１８、１８、１９、又は２０によってそれぞれ形成されたそれぞれの出口セクション１１Ｂ、１２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂの間の各塊流れチャネル内に、ここでは詳細に説明されないそれぞれの流れ操作セクションが設けられる。
それによって沈殿剤質量流れに影響を及ぼすための流れ操作セクションは、微細構造化プレート１７によって形成され、入口ポート１２を通して紡糸ノズル内に導入可能な第１の紡糸塊に影響を及ぼすための流れ操作セクションは、微細構造化プレート１８によって形成され、入口ポート１３を通して導入可能な第２の紡糸塊の紡糸塊流れに影響を及ぼすための流れ操作セクションは、微細構造化プレート１９によって形成され、入口ポート１４を通して紡糸ノズル１４内に導入可能な第３の紡糸塊に影響を及ぼすための流れ操作セクションは、微細構造化プレート２０によって形成される。
それによって図１に示す本発明の紡糸ノズル１０の全ての流れ操作セクションは、流れチャネルを通って流れる塊の少なくとも一部分が少なくとも２つの異なる流路に沿って流れるように流れガイド構造がそれぞれの流れチャネルを通って流れる塊に影響を及ぼし、それぞれの流れ操作セクション内の入口からそれぞれの塊に対する関連の出口ポートまでの全ての流路が同じ経路長を有し、全ての塊に対するそれぞれの出口ポートが図１に例示的に示す本発明の紡糸ノズル１０内でその下側に配置されるように設計される。
上述したそれぞれの質量流れに対する本発明の影響に向けて、図１に示す本発明の紡糸ノズル１０の全ての微細構造化プレート１７、１８、１９、及び２０は、図１には概略的にしか示しておらず、特に、この実施形態では質量流れ分割器として構成され、各々が流入する質量流れを二等分することができる複数の流れガイド要素２１、２２、２５、２７、２９、３０、３３、及び３４を含む。
各流れ操作セクション又は各微細構造化プレート１７、１８、１９、２０は、それぞれ阻害要素２３、２６、３１、又は３５を更に示し、これらの阻害要素２３、２６、３１、又は３５は、その中に均一に配置され、それぞれの質量流れが関連の出口ポートに到達するために貫流しなければならず、ここでは詳細には説明されない複数の流れ開口部７０（図３を参照されたい）を含む。
全ての流れ操作セクションは、それによって平坦な床面と、平坦な天井面と、これらと垂直に向けられた側面とによって境界が定められた空間領域によって形成され、この例示的実施形態では、流れガイド要素２１、２２、２５、２７、２９、３０、３３、及び３４の全ては、各場合にそれぞれ関連する床面からそれぞれの流れ操作セクションの関連の天井面に垂直に延びる。
阻害要素２３、２６、３１、及び３５は、それによって各場合に円筒形ケーシングによって形成され、それぞれの流れ操作セクションのそれぞれ関連する床面からそれぞれ関連する天井面に同じく垂直に延び、それによって阻害要素２３、２６、３１、及び３５は多部分構成のものであり、関連の流れ操作セクションの天井面を形成するそれぞれの上側プレートのうちの１つに割り振られた突出部と、関連の流れ操作セクションの床面を形成する下側プレートに割り振られたそれぞれの突出部とを含む。紡糸塊流れに起因する流れ操作セクションの「拡大」、特に下側プレートからの上側プレートの隆起を防止するために、２つの突出部は、それぞれ焼戻しによって互いに接合される。
それぞれの質量流れが阻害要素２３、２６、３１、及び３５の流れ開口部から流出した後にそれぞれ関連する出口セクション１１Ｂ、１２Ｂ、１３Ｂ、又は１４Ｂに到達する前に、質量流れは、最終的に紡糸ノズル１０の下側にある関連の出口ポートにそれぞれ関連する出口セクションを通って流れることができるためには、この例示的実施形態では床面からそれぞれの天井面の場所にある間隙まを延びる垂直障害物２４、２８、３２、又は３６の上を超えてそれぞれ流れるべきである。
これは、阻害要素３１及び垂直障害物３２の区域内の図１からの断面図の拡大詳細部を断面平面の斜景図に示し、第２の紡糸塊に関する紡糸塊流れ４２を矢印記号で表し、上側プレート１８と下側プレート１９の間の流れ開口部７０の下にある阻害要素３１の中心に接合区域７１を有する図３から特に明らかである。
図２は、本発明による紡糸ノズルの第２の例示的実施形態１を略断面図に示しており、この紡糸ノズルは、カバープレート１５の他には、３つの微細構造化プレート１７、１８、及び１９のみを含み、従って、２つの紡糸塊からの中空繊維膜しか生成しないように設計される。上述した本発明の紡糸ノズル１０の例示的実施形態の場合と同様に、ここでもまた最上側プレート１７は、沈殿剤質量流れの流れに影響を及ぼすように機能し、プレート１８及び１９は、それぞれ紡糸塊流れの流れに影響を及ぼすように機能する。
図１の紡糸ノズル１０からの更に別の相違点は、図２に示す紡糸ノズル１では、個々の紡糸塊に対する出口セクション１２Ｂ及び１３Ｂがノズル内で融合せず、各々がノズル出口に別個に延びることである。言い換えれば、この紡糸ノズル１は、個々の紡糸塊のｗｅｔ−ｉｎｔｏ−ｗｅｔ融合を可能にせず、代わりに個々の紡糸塊が紡糸ノズルから流出してしまうまで互いに接触状態に入れられないいわゆる乾式融合に向けて設計される。
図５は、入口ポート１２を通して紡糸ノズル１０内に導入可能な第１の紡糸塊に対する流れ操作セクションを形成する微細構造技術によって製造された図１からの本発明の紡糸ノズルの構造化プレート１８に対する第１の紡糸塊に影響を及ぼすための流れ操作セクションの構成の第１の例示的実施形態の概略図を示しており、紡糸塊給送は、図５の描写に対して下側中央で続けて起こることになる。すなわち、微細構造化プレート１８によって形成された流れ操作セクションの入口は、下側中央、この場合は特に重ね合わせプレート１７の下側によって形成されたプレート１８の特に天井面に配置される。
流れ操作セクションは、その床面と垂直に延びる第１の対称平面に対してそれぞれ対称であり、各場合に少なくとも部分的に質量流れ分割器として構成され、各場合に流れを二等分に分割する、特に二分する機能をもたらす流れ指向輪郭として直線前縁部を示す複数の流れガイド要素２５、２７、５１、５２、５３、及び５４を含む。
一部の特定の用途では、本発明の紡糸ノズル内の直線流れ指向輪郭の代わりに、すなわち、直線前縁部の代わりに、少なくとも１つの質量流れ分割器は、波括弧に似せて又は波括弧状に形成された流れ指向輪郭を描いており、好ましくは、括弧の中心の先端の向きは、紡糸塊流れの流れ方向に向けて定められ、すなわち、流入塊に対面する場合に有利とすることができる。
図５に示す流れ操作セクションの流れガイド要素２５、２７、５１、５２、５３、及び５４は、それによって給送される紡糸塊流れ４１を段階的に分割することを可能にするカスケード、この場合は三段カスケードを形成する。
カスケードの第１の段は、それによって紡糸塊４１が出口セクション１２Ｂに向けて２つの異なる流路７２Ａ及び７２Ｂに沿って誘導されるように第１の紡糸塊４１の紡糸塊流れ４１を第１の部分４１Ａ、特に第１の半分４１Ａと第２の部分４１Ｂ、特に第２の半分４１Ｂとに分割する質量流れ分割器２７の形態にあるただ１つの流れガイド要素２７のみを含む。
カスケードの第２の段は、次に、紡糸塊４１が出口セクション１２Ｂに向けて４つの流路に沿って誘導されるように流入紡糸塊４１Ａ／４１Ｂを更に分割する２つの質量流れ分割器２５及び５０を含み、それによってこれら２つの質量流れ分割器２５及び５０の流れ指向輪郭の長さは、この例示的実施形態では各場合に直前のこの場合は第１のカスケード段の質量流れ分割器２７の流れ指向輪郭のものの１／４の長さであり、カスケードの第２の段の２つの質量流れ分割器２５及び５０の各々は、カスケードの第１の段の質量流れ分割器２７に対してそれぞれ９０°のオフセットの向きを用いて配置される。
カスケードの第３の段は、各々が第２のカスケード段の２つの質量流れ分割器２５及び５０に対してそれぞれ４５°のオフセットを用いて配置された合計で４つの質量流れ分割器５１、５２、５３、及び５４によって形成され、その流れ輪郭長は、同じく各場合に直前の第２のカスケード段の質量流れ分割器２５及び５０の流れ輪郭の長さの正確に１／４に等しい。
従って、図５に則して設計された流れ操作セクションの場合に、紡糸塊流れ４１の分割は、結果として紡糸塊４１が出口セクション１２Ｂに向けて少なくとも８つの流路に沿って誘導されるように各カスケード段を用いて続けられる。
更に、この図には見ることができるように示しておらず（図３を参照されたい）、それぞれの質量流れがそれぞれの出口セクション１２Ｂに到達し、更に紡糸ノズルの関連の出口に至るために通らなければならない流れ開口部を含む阻害要素２６が流れ方向に設けられる。質量流れを更に均一化するのに加えて、そのような阻害要素２６を使用することで質量流れと特に均一な塊給送との位置合わせを達成することができる。流路の本数は、阻害要素２６内の対応する流れ開口部によって更に増大する場合がある。
図５には見ることができるように示していないが、流れ操作セクションは、阻害要素２６の下流に垂直障害物（図３の参照番号３２を参照されたい）を更に含む。
これまでに説明した本発明による構成の流れ操作セクションを使用することにより、質量流れの全ての部分又は質量流れがそれぞれ誘導される際に辿る流路の全てが同じ経路長を示すように、質量流れは、流れ操作セクションの入口から流れ操作セクションの出口又は関連の出口ポートにそれぞれ複数の異なる流路７２Ａ、７２Ｂに沿って誘導することができる。
図６は、本発明の紡糸ノズルのための微細構造技術によって製造された構造化プレート１８’の第１の紡糸塊の流れに影響を及ぼすための流れ操作セクション構成の第２の例示的実施形態の概略図を示している。
図５からの流れ操作セクションと比較して、図６に示す流れ操作セクションは、給送される紡糸塊流れ４１を同じく段階的に分割することを可能にする流れガイド要素２５、２７、５１、５２、５３、及び５４を有する五段カスケードを形成する更に別の流れガイド要素５５及び５６を含む。その結果、紡糸塊４１を出口セクション１２Ｂに向けて少なくとも３２本の流路に沿って誘導することができる。
カスケードの最初の３つの段は、それによって図５に基づいて説明した流れ操作セクションと同様に構成される。
カスケードの第４の段は、各々が直前の第３のカスケード段の質量流れ分割器５１、５２、５３、及び５４に対して２２．５°のオフセットで配置された合計で８つの流れガイド要素によって質量流れ分割器５５の形態で形成され、その流れ指向輪郭の長さは、同じく直前のカスケード段の質量流れ分割器の流れ指向輪郭の長さの正確に１／４に等しい。
第５のカスケード段は、同じく質量流れ分割器として設計された流れ指向輪郭を示す流れガイド要素５６を含み、第５のカスケード段内には、各場合に関連の出口セクション１２Ｂに対して同心の共通半径上で周方向に同じく第４のカスケード段の質量流れ分割器５５に対してそれぞれ均一なオフセットの配置で分散された合計で１６個の流れガイド要素５６が設けられる。
直前のカスケード段の流れガイド要素とは対照的に、第５のカスケード段の流れガイド要素５６は、前縁部から遠い側、すなわち、後部で半径方向に内向きに延びる細長セクションを示している。
一部の特定の用途では、最内側カスケード段の流れガイド要素は、少なくとも一部の流れ指向輪郭、特に、五段カスケードでは波括弧に似ている又は波括弧状であり、各場合に流れ指向輪郭の遠い側に対称には形成又は配置されない形状の非対称に形成されたガイドベーンセクションを有する第５のカスケード段の流れガイド要素５６として形成された少なくとも一部の流れ指向輪郭を含むことが特に有利であることが見出されている。
好ましくは、個々のガイドベーンの半径方向に内向きに向く各端部は、それによって出口セクション１２Ｂに対する円形の経路上に同心状に配置され、ガイドベーンセクションの間で内向きに流出する質量流れが、少なくとも１つのガイドベーンセクションから関連の出口セクション１２Ｂに対してタンジェンシャルに流出するように形成される。
図５及び図６から明確に確認することができるように、流れ操作セクション内に導入された紡糸塊流れは、それによって微細構造化プレート１８の流れ操作セクション内で複数の部分紡糸塊流れに分割される。個々の流路の特にそれぞれの流れガイド要素にわたる経路長は、本発明によって全ての流路に対して同じ経路長が設定され、この設定が特に個々の流れガイド要素に対する幾何学的構成及び配置を用いて達成されるように特定的に影響が及ぼされる及び／又は変更される。
阻害要素２６は、個々の流路の経路長に影響を及ぼす役割ももたらすが、主として質量流れを更に均一化し、位置合わせするように機能する。
図５及び図６に示す本発明の紡糸ノズルのための流れ操作セクションの実施形態を使用することにより、特に、紡糸塊流れチャネル内で構成されるデッドゾーンを事実上全く持たない紡糸ノズルを提供することができる。
関連の出口セクションへの特に均一で一定の紡糸塊給送をもたらすことができ、それによって周方向に、更に長さにわたって非常に均一な壁厚を有するそれぞれの紡糸塊層を生成することができる。
図７は、波括弧状の質量流れ分割器８０を示している。そのような実施形態は、特に空気力学に従って実施することができる。
図６に記載の流れ操作セクションを有する図１に記載の特に有利に設計された本発明の紡糸ノズル１０は、個々の微細構造化プレート１７、１８、１９、及び２０に関する表１に以下に指定する割当に示す有利な寸法を示している。
ＡＳｔｒｏｍＥ：それぞれのプレートの流れガイド要素の面積
ＡＳｔａｕＥ：それぞれのプレートの阻害要素の面積
ＡＡｕｓｔｒｉｔｔ：それぞれのプレートからの出口セクションの断面積
Ｄｉ：それぞれの出口セクションの内径
Ｄ：それぞれの出口セクションの外径
ｈ１：流れガイド要素５６の区域内のそれぞれの質量流れチャネルの高さ
ｈ２：それぞれの流れ開口部の高さ
ｌ２：それぞれの流れ開口部の長さ
ｌ３：それぞれの出口セクションの長さ
Ｖ０：第５のカスケード段の流れガイド要素５６のセクションから流出する時の流量
Ｖ１：阻害要素内に流入する時の流量
Ｖ２：出口セクション内に流入する時の流量
Ｓ１：間隙出口での２つの流れガイド要素５６の間の間隙幅
Ｓ２：流れ開口部７０の間隙幅
Ｓ３：それぞれの出口ポート／それぞれの出口セクションの間隙幅
（表１）
Figure 2020519780
表１：本発明の紡糸ノズル１０に関する有利な寸法
上述の表に関して、図示の値は、最外側中空繊維層の紡糸塊に関する８．７５ｍｇ／ｓの質量流れ給送、中間紡糸塊層の質量流れに関する０．２１ｍｇ／ｓの質量流れ給送、及び最内側紡糸塊層の質量流れに関する０．２１ｍｇ／ｓの質量流れ給送、並びに沈殿剤に関する約１０ｍｇ／ｓの質量流れ給送での３００ｍｍ／ｓの紡糸速度に関する。
特に構造的性質の複数の修正が特許請求の範囲の内容から逸脱することなく可能であることは明らかである。
参照符号のリスト
１、１０ 本発明の紡糸ノズル
１１ 沈殿剤供給のための入口ポート
１１Ａ 沈殿剤質量流れチャネルの給送セクション
１１Ｂ 沈殿剤質量流れチャネルの出口セクション
１２ 第１の紡糸塊給送のための入口ポート
１２Ｂ 第１の紡糸塊流れチャネルの出口セクション
１３ 第２の紡糸塊給送のための入口ポート
１３Ａ 第２の紡糸塊の紡糸塊流れチャネルの給送セクション
１３Ｂ 第２の紡糸塊流れチャネルの出口セクション
１４ 第３の紡糸塊給送のための入口ポート
１４Ｂ 第３の紡糸塊流れチャネルの出口セクション
１５ カバープレート
１７ 沈殿剤質量流れの流れに影響を及ぼすための流れ操作セクションを有する微細構造化プレート
１８、１８’ 第１の紡糸塊の流れに影響を及ぼすための流れ操作セクションを有する微細構造化プレート
１９ 第２の紡糸塊の流れに影響を及ぼすための流れ操作セクションを有する微細構造化プレート
２０ 第３の紡糸塊の流れに影響を及ぼすための流れ操作セクションを有する微細構造化プレート
２１ 流れガイド要素
２２ 流れガイド要素
２３ 阻害要素
２４ 垂直障害物
２５ 流れガイド要素、第２のカスケード段の質量流れ分割器
２６ 阻害要素
２７ 流れガイド要素、第２のカスケード段の質量流れ分割器
２８ 垂直障害物
２９ 流れガイド要素
３０ 流れガイド要素
３１ 阻害要素
３２ 垂直障害物
３３ 流れガイド要素
３４ 流れガイド要素
３５ 阻害要素
３６ 垂直障害物
４１ 第１の紡糸塊の紡糸塊流れ
４１Ａ 第１の紡糸塊の紡糸塊流れの第１の部分
４１Ａ 第１の紡糸塊の紡糸塊流れの第２の部分
４２ 第２の紡糸塊の紡糸塊流れ
５０ 流れガイド要素、第２のカスケード段の質量流れ分割器
５１ 流れガイド要素、第３のカスケード段の質量流れ分割器
５２ 流れガイド要素、第３のカスケード段の質量流れ分割器
５３ 流れガイド要素、第３のカスケード段の質量流れ分割器
５４ 流れガイド要素、第３のカスケード段の質量流れ分割器
５５ 流れガイド要素、第３のカスケード段の質量流れ分割器
５６ 第５のカスケード段の流れガイド要素
７０ 流れ開口部
７１ 接合区域
７２Ａ 第１の流路
７２Ｂ 第２の流路
８０ 波括弧状の質量流れ分割器
Ａ ノズル出口軸線

Claims (27)

  1. 紡糸ノズル（１、１０）が、紡糸ノズル（１、１０）内に紡糸塊を導入するための押出成形される各紡糸塊のための入口ポート（１２、１３、１４）と、紡糸ノズル（１、１０）から出口軸線（Ａ）に沿った１又は２以上の紡糸塊の流出のための少なくとも１つの出口ポートと、押出成形される少なくとも１つの紡糸塊をそれぞれの入口ポート（１２、１３、１４）から該それぞれの出口ポートに誘導するための少なくとも１つの紡糸塊流れチャネルとを有し、少なくとも１つの紡糸塊流れチャネルが、入口と出口とを有する流れ操作セクションを含み、該流れ操作セクションが、該流れ操作セクションの該入口と出口間で該紡糸塊流れチャネルを通って流れる少なくとも１つの紡糸塊（４１、４２）に影響を及ぼすための流れガイド構造（１８、１９、２０）を示し、少なくとも１つの流れ操作セクションの該流れガイド構造（１８、１９、２０）が、それにより、該紡糸塊流れチャネルを通って流れる該紡糸塊の少なくとも一部分が少なくとも２つの異なる流路（７２Ａ、７２Ｂ）に沿って該紡糸塊流れチャネルを通って流れるように該紡糸塊流れに影響を及ぼすように設計される１又は２以上の紡糸塊からの中空繊維の押出成形、特に１又は２以上の紡糸塊からの中空繊維膜の該押出成形のための紡糸ノズル（１、１０）であって、
    前記紡糸塊流れチャネルを通って延びる前記少なくとも２つの流路（７２Ａ、７２Ｂ）の全てが、前記流れ操作セクションの前記入口と該紡糸塊流れチャネルの関連の出口ポートとの間で少なくとも実質的に同一の経路長を示す、
    ことを特徴とする紡糸ノズル（１、１０）。
  2. 前記紡糸塊流れチャネルを通って少なくとも部分的に延びる前記少なくとも２つの流路（７２Ａ、７２Ｂ）の全て、好ましくは該流路（７２Ａ、７２Ｂ）の全てが、前記流れ操作セクションの前記入口と該流れ操作セクションの前記出口との間で少なくとも実質的に同一の経路長を示す、
    請求項１に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  3. 紡糸ノズルが、補強剤及び／又は沈殿剤を紡糸ノズル（１、１０）内に導入するための少なくとも１つの入口ポート（１１）と、該補強剤及び／又は沈殿剤が紡糸ノズル（１、１０）から出口軸線（Ａ）に沿って流出するための少なくとも１つの出口ポートと、該補強剤及び／又は沈殿剤をそれぞれの入口ポート（１１）から関連の出口ポートに誘導するための少なくとも１つの給送チャンネル（１１Ａ）とを含み、該補強剤及び／又は沈殿剤出口ポートは、好ましくは、半径方向に最内側の紡糸塊出口ポート内に配置され、特に、該最内側紡糸塊出口ポートに対して同心状に配置かつ構成される、
    請求項１又は２に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  4. 少なくとも１つの流れ操作セクションが、関連の出口軸線（Ａ）に対して垂直の向きに、特に、該流れ操作セクションを通って流れる紡糸塊（４１、４２）の中心流れ方向に対して該関連の出口軸線（Ａ）に直角に配置される、
    請求項１ないし３のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  5. 少なくとも１つの入口ポート（１１、１２、１３、１４）が、紡糸ノズル（１、１０）の使用の機能的状態に関して紡糸ノズル（１、１０）の上側に配置され、好ましくは、該入口ポート（１１、１２、１３、１４）の全てが、紡糸ノズル（１、１０）の該上側に配置される、
    請求項１ないし４のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  6. 少なくとも１つの流れ操作セクションの少なくとも１つの入口ポート及び／又は入口、特に、関連の流れ操作セクションの該入口は、関連の出口軸線（Ａ）に対して偏心して配置され、特に、該出口軸線（Ａ）に対して前記出口ポートを半径方向に超えて配置されている、
    請求項１ないし５のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  7. 少なくとも１つの流れ操作セクションの前記出口は、関連の出口軸線（Ａ）に対して同心状に配置され、少なくとも１つの流れ操作セクションの該出口は、好ましくは、関連の出口ポートに対して合同な設計のものであり、かつ特に紡糸ノズル（１、１０）の上側の方向にそれぞれの該出口ポートと平行に配置される、
    請求項１ないし６のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  8. 少なくとも１つの流れ操作セクションの前記流れガイド構造（１７、１８、１９、２０）は、１又は２以上の流れガイド要素（２１、２２、２５、２７、２９、３０、３３、３４、５０〜５６）及び／又は１又は２以上の阻害要素（２３、２６、３１、３５）を含む、
    請求項１ないし７のいずれか１項に記載の紡糸ノズル。
  9. 少なくとも１つの流れガイド要素（２１、２２、２５、２７、２９、３０、３３、３４、５０〜５６）が、前記流れ操作セクションの床面から天井面まで延びる壁を有する突出部によって、特に、該流れ操作セクションの該床面と垂直に及び／又は該天井面と垂直に少なくともその一部が延びる壁を有する突出部によって形成され、該壁は、流れガイド面を少なくとも部分的に形成し、かつ定められた流れ指向輪郭を有する、
    請求項８に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  10. 少なくとも１つの流れガイド要素（２１、２２、２５、２７、２９、３０、３３、３４、５０〜５６）が、好ましくは、紡糸塊流れを定められた比で分割する質量流れ分割器として、特に、該紡糸塊流れを二等分する質量流れ分割器としての質量流れ分割器として少なくとも部分的に構成され、又は質量流れ分割器を形成する、
    請求項８又は９に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  11. 少なくとも１つの流れガイド要素（２１、２２、２５、２７、２９、３０、３３、３４、５０〜５６）、特に、少なくとも１つの質量流れ分割器が、第１の対称平面に対して対称な流れ指向輪郭を示し、該流れガイド要素の該第１の対称平面は、好ましくは、関連の流れ操作セクションと垂直に、特に、関連の出口軸線（Ａ）と平行に延びる、
    請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  12. 少なくとも１つの流れガイド要素（２１、２２、２５、２７、２９、３０、３３、３４、５０〜５６）、特に、少なくとも１つの質量流れ分割器が、波括弧状の流れ指向輪郭を示す、
    請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  13. 少なくとも１つの流れ操作セクションの前記流れガイド構造（１７、１８、１９、２０）は、カスケードに配置された複数の流れガイド要素（２１、２２、２５、２７、２９、３０、３３、３４、５０〜５６）、特に、カスケードに配置された複数の質量流れ分割器、好ましくは、三段カスケードに配置された流れガイド要素（２１、２２、２５、２７、２９、３０、３３、３４、５０〜５４）、特に、五段カスケードに配置された流れガイド要素（２１、２２、２５、２７、２９、３０、３３、３４、５０〜５６）を示す、
    請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  14. 少なくとも１つの流れ操作セクションの前記流れガイド構造（１７、１８、１９、２０）は、前記カスケードの第１の段内にただ１つの流れガイド要素（２７）、特に、ただ１つの質量流れ分割器と、該カスケードの第２の段内に２つの流れガイド要素（２５、５０）、特に、２つの質量流れ分割器とを有し、該第２の段の該流れガイド要素（２５、５０）は、好ましくは、該第１の段の該流れガイド要素（２７）に対して約±９０°オフセットの向きに配置される、
    請求項１３に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  15. 好ましくは、（ｎ−１）番目の段の前記流れガイド要素（２１、２２、２７、２９、３０、３３、３４）に対してそれぞれ１８０°／２(n-1)だけオフセットして、特に、それに対して対称にオフセットして配置される２(n-1)流れガイド要素（２５、５０〜５６）、特に、各場合に質量流れ分割器が、ｎ≧２に対してｎ番目の段に各場合に設けられている、
    請求項１３又は１４に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  16. ｎ番目の段の少なくとも１つの流れガイド要素（２５、５０〜５６）の流れ指向輪郭の長さが、（ｎ−１）番目の段の少なくとも１つの流れガイド要素（２１、２２、２７、２９、３０、３３、３４）の該流れ指向輪郭の該長さの１／４に達し、好ましくは、隣接するカスケード段の少なくとも２つの流れガイド要素（２５、２７、５０、５１〜５４、５５、５６）の１つの幾何学形態が、同一である及び／又は自己相似である、
    請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  17. 少なくとも１つの流れガイド要素（５６）が、ガイドベーンを含み、又はガイドベーン、好ましくは、紡糸塊流れ（４１、４２）を前記出口ポートに向けて少なくとも部分的に誘導するガイドベーン、特に、紡糸塊流れ（４１、４２）を半径方向内向きに少なくとも部分的に誘導するガイドベーン（５６）である、
    請求項８ないし１６のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  18. 少なくとも１つの流れ操作セクションの前記流れガイド構造（１７、１８、１９、２０）は、前記出口ポートに対して同心状にかつ均等な周方向分散で配置された複数のガイドベーン（５６）を含み、該流れ操作セクションの前記出口に及び／又は関連の出口ポートに半径方向内向きに位置するその端部が、好ましくは、一定半径の円形経路上に配置され、該ガイドベーン（５６）は、特に、該ガイドベーン（５６）に沿って流れるそれぞれの紡糸塊流れ（４１、４２）が該流れ操作セクションの該出口及び／又は該関連の出口ポートに対してタンジェンシャル方向に該ガイドベーン（５６）を出るように設計かつ配置される、
    請求項１７に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  19. １又は２以上のガイドベーン（５６）が、流れ指向輪郭から最も高いカスケード段の前記流れガイド要素（５６）の遠い側に配置され、好ましくは、少なくとも１つのガイドベーン（５６）が、ワンピースのもの及び／又は該最も高いカスケード接続段の流れガイド要素（５６）との一体設計のものである、
    請求項１７又は１８に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  20. 少なくとも１つの流れ操作セクションの前記流れガイド構造（１７、１８、１９、２０）は、壁を通って延びる複数の流れ開口部（７０）を有する該流れ操作セクションの前記床面から前記天井面まで延びる壁によって形成された少なくとも１つの阻害要素（２３、２６、３１、３５）を含む、
    請求項８ないし１９のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  21. 少なくとも１つの流れ操作セクションの前記流れガイド構造（１７、１８、１９、２０）は、好ましくは、該流れ操作セクションの前記出口に対して同心状に、及び／又は出口ポートに対して及び／又は出口軸線（Ａ）に対して同心状に配置された円形円筒形ケーシングによって形成された阻害要素（２３、２６、３１、３５）を含む、
    請求項８ないし２０のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  22. 少なくとも１つの流れ操作セクションの前記流れガイド構造（１７、１８、１９、２０）は、該流れ操作セクションを通って流れて上又は下を流れる紡糸塊（４１、４２）のための少なくとも１つの障害物（２４、２８、３２、３６）を含み、該障害物（２４、２８、３２、３６）は、好ましくは、該流れ操作セクションの前記床面及び／又は前記天井面から該流れ操作セクションの中に特に垂直に延び、かつ該天井面及び／又は該床面上の定められた間隙に到達する、
    請求項１ないし２１のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  23. 少なくとも１つの流れ操作セクションの前記流れガイド構造（１７、１８、１９、２０）は、微細構造技術を用いて構造化されたプレート形状本体（１７、１８、１９、２０）、特に、微細構造技術によって構造化されたプレート（１７、１８、１９、２０）を含み、又は微細構造技術によって構造化されたプレート（１７、１８、１９、２０）によって形成される、
    請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  24. 微細構造技術を用いて構造化され、互いに上下に平行に配置されて焼戻しによって互いに少なくとも部分的に結合された少なくとも２つのプレート（１７、１８、１９、２０）を含む、
    請求項１ないし２３のいずれか１項に記載の紡糸ノズル（１、１０）。
  25. 押出成形される各中空繊維又は中空繊維膜のための紡糸ノズル（１、１０）を含む１又は２以上の紡糸塊（４１、４２）から複数の中空繊維又は中空繊維膜を押出成形するための装置であって、
    少なくとも１つの紡糸ノズル（１、１０）、好ましくは、該紡糸ノズル（１、１０）の全てが、請求項１ないし２４のいずれか１項に従って構成される、
    ことを特徴とする装置。
  26. 紡糸ノズル（１、１０）を用いて１又は２以上の紡糸塊（４１、４２）から中空繊維又は中空繊維膜を押出成形する方法であって、
    請求項１ないし２４のいずれか１項に従って構成された紡糸ノズル（１、１０）、又は請求項２５に従って構成された装置を与える段階と、
    １又は２以上の紡糸塊（４１、４２）及び適用可能な場合は１又は２以上の補強剤及び／又は沈殿剤を与える段階と、
    前記与えられた紡糸ノズル（１、１０）に前記紡糸塊（４１、４２）及び適用可能な場合は補強剤及び／又は沈殿剤を給送し、該紡糸塊（４１、４２）及び適用可能場合は補強剤及び／又は沈殿剤を関連の入口ポート（１１、１２、１３、１４）を通じて該与えられた紡糸ノズル（１、１０）又は前記与えられた装置の中に導入する段階と、
    前記与えられた紡糸ノズル（１、１０）又は前記与えられた装置を用いて前記中空繊維又は前記中空繊維膜を押出成形する段階と、
    を特徴とする方法。
  27. 請求項１ないし２６のいずれか１項による紡糸ノズル（１、１０）を用いて、又は請求項２５による装置を用いて、又は請求項２６による方法を用いて生成されたフィルタ、特に透析器、血漿交換フィルタ、又は体外膜人工肺のためのフィルタ。
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