JP2021035873A - 多角形状カセ - Google Patents

Abstract

【課題】繊維を巻き取る多角形状カセにおいて、巻き取り部とこれに隣接する巻き取り部の２点間の糸束の径を従来よりも小径（高密度）に巻き取り、糸束をカセから切り出した際の直線性を維持し、かつ低コストで製作可能な多角形状カセを提供すること。【解決手段】繊維を巻き取るための巻き取り部を有する多角形状カセであって、前記巻き取り部が前記多角形状の角をなす位置に備えられ、隣接する前記巻き取り部の間の少なくとも１つに、１以上の支持部が備えられてなる、多角形状カセ。【選択図】図１

Description

本発明は、繊維を巻き取るための多角形状カセに関する。

従来から、患者の血液を血液浄化器に体外循環させ、血液を浄化する療法は広く知られている。血液浄化器には、例えばケース内に複数本の中空繊維からなる中空糸束を装填した中空糸型や、特許文献１に示されているような、複数本の中実繊維からなる中実糸束を装填した中実糸型などがある。

ここで、ケース内に複数本の繊維からなる糸束が装填された血液浄化器の場合、血液の浄化性能を向上させるには、血液中から任意のターゲット物質を分離、また吸着する機能を有した繊維と血液との接触面積を増加させる方法がある。上記接触面積を増加させる方法として、ケース内に装填される繊維本数の増加がある。繊維本数の増加に伴い血液浄化器の糸束の装填部（ケース）直径が大きくなるが、該装填部直径が拡大することで、病院施設での製品の取扱性の悪化が懸念される。また、該血液浄化器で治療を受ける患者の観点からは、装填部直径が大きくなることで患者の体外への持ち出し血液量が増加するため、患者への身体的負担が大きくなる虞がある。また、該血液浄化器の製造の観点からは、サイズアップによるコストアップが懸念される。

上記した糸束の装填部直径の拡大抑制には、装填される糸束の高密度化（糸束の長手方向に垂直な断面における単位面積当たりの糸本数増加）が有効となる。高密度な糸束を得る方法としては、張力を付与した状態で繊維を巻き取ることができるカセでの集束が知られており、例えば特許文献２には、紡糸装置から操出される中空糸を直接的に多角形状カセに巻き取って、無端周回状の中空糸束を形成し、該無端周回状の中空糸をその周回方向の特定部分で切出し、有端状の中空糸束を得る方法が開示されている。

また、例えば特許文献３には、円形状をしたリール（円形状カセ）上に中空繊維を巻き取り、中空繊維の束を製造する方法が開示されている。

また、例えば特許文献４には、多角形状カセで糸束をループ状に巻き上げ、糸束の長手方向の所定の２点間に該２点が離間する方向に張力を加えることにより糸束を縮径し、該縮径した糸束を縮径した状態で拘束する方法が開示されている。

また、例えば特許文献５には、巻き取りカセに巻取った糸条の形状を測定し、あらかじめ登録された巻姿情報と比較した情報に基づいて、巻き取りカセに糸条を案内するためのトラバース速度を制御することで良好な巻姿の糸束を製造する方法が開示されている。

特開２０１７−１８５２２１号公報 特開平１−１８９３０５号公報 特開昭６３−８４５６３号公報 特開２００６−１７５３９４号公報 特開２００９−２３４６８０号公報

しかしながら、特許文献２および５に開示される発明に係る多角形状カセの巻き取り方法では、巻き取り張力を付与されながら巻き取られる糸束の内、糸束の巻き取り部では糸束が屈曲するため、前記多角形状カセの中心方向に糸束が力を受け拘束されるのに対し、巻き取り部とこれに隣接する巻き取り部の２点の間では糸束は屈曲せず、拘束は糸束の長手方向の張力のみであるため、前記多角形状カセの中心方向ないし糸束の長手方向に対して垂直な方向には力を受けない。そのため、巻き取り部とこれに隣接する巻き取り部の２点の間の糸束が弛み、糸束長手方向の糸束外径のばらつきが大きくなることで、糸束のケースへの装填性の悪化が懸念される。

また、特許文献３に開示される発明においては、糸束を円形状カセで巻き取るため、特許文献２および５と比較して繊維の弛みが発生せず、特許文献２よりも高密度に巻き取ることが可能である。一方で、円形に巻き取っているため、直線的な糸束を得ることができず、筒形状のケースに糸束を装填できない虞がある。また、筒形状のケースに装填できるよう円形に巻き取った糸束を直線状に変形させた場合、円形状カセの内外周差によって生じる周長差により円形状カセ外周部に位置する繊維ほど弛むため、高密度に巻き取った糸束が乱れ、変形前後と比較して該糸束径が太径化することで筒形状のケースに糸束を装填できない可能性がある。また、糸束が乱れた状態でケースに装填した場合、糸束の最外層の繊維とケース内面との間に過度な摩擦が発生し、繊維の損傷リスクが上昇する懸念がある。

また、特許文献４に開示される発明においては、巻き取り後に糸束を、カセの中心から外側に押し上げる機構が必要となり、集束設備の複雑化、また設備費用の増加が想定される。

以上の従来技術が有する課題に対し、本発明の目的は、繊維を直線的に巻き取ることが可能な多角形状カセにおいて、巻き取り部とこれに隣接する巻き取り部の２点間の糸束の径を従来よりも小径に巻き取るとともに、糸束の長手方向の糸束径のばらつきを小さくし、かつ低コストで製作可能な多角形状カセを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。

すなわち、繊維を巻き取るための巻き取り部を有する多角形状カセであって、前記巻き取り部が前記多角形状の角をなす位置に備えられ、隣接する前記巻き取り部の間の少なくとも１つに、１以上の支持部が備えられてなる、多角形状カセである。

本発明の多角形状カセを用いれば、繊維の巻き取り工程において、巻き取り部とこれに隣接する巻き取り部の２点間の糸束の直線性を維持しつつ、支持部により巻き取り部間の糸束のカセ中心方向に働く力を把持することが出来るため、糸束径が小さく（高密度）、かつ２点間の糸束の長手方向の糸束外径のばらつきが小さい糸束を得ることができる。また、支持部には複雑な機構を有する必要がないため、多角形状カセを低コストで製作可能な面でも有利である。

本発明の多角形状カセの一実施形態を例示する概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は糸束を巻き取った状態を示す概略正面図である。 本発明に係る巻き取り部の一実施形態を例示する概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 本発明における支持部の一実施形態を例示する概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 本発明の多角形状カセを用いた繊維の巻き取り装置構成の概略正面図である。 本発明の多角形状カセの別形態を例示する概略構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。 本発明の多角形状カセのさらに別形態を例示する概略構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。 従来の多角形状カセの概略構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。

図７には、従来の多角形状カセの概略構成図を示している。図７において、従来の多角形状カセ１００は、骨組１１０を有し、骨組１１０に巻き取り部１２０のみが具備されるものであった。

本発明の多角形状カセの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の要旨が変更されない範囲において、本実施形態が適宜変更されてもよい。

図１には、本発明の第一の実施形態に係る多角形状カセの概略構成図を例示している。本実施形態においては多角形状を六角形状として説明する。本発明の多角形状カセは六角より多くても構わないし、六角より少なくても構わない。多角になるほど、１つの多角形状カセから取得可能な糸束の本数が大きくなるが、多角形状カセが大きくなってしまう。一方で、多角でなくなるほど（角数が少なくなるほど）、１つの多角形状カセから取得可能な糸束の本数は少なくなるが、多角形状カセが小さくなる。そのため、多角形状カセの角数は、生産タクトや設備の大きさなどにより、適宜選定されてよい。

図１は、本発明の一実施形態に係る多角形状カセであるが、下記好ましい様態、例示はこの場合に限られるものではない。

図１において、多角形状カセ１００は、骨組１１０を有し、骨組１１０に巻き取り部１２０および支持部１３０が具備されている。また、巻き取り部１２０および支持部１３０はそれぞれ独立して構成されていることが好ましい。独立して構成されているとは、巻き取り部１２０と支持部１３０とが連続的に接続されておらず、巻き取り部１２０と支持部１３０との間に多角形状カセ１００から糸束を切出すための空隙１０１が存在することをさす。

骨組１１０とは、巻き取り部１２０および支持部１３０を固定するための部材である。材質は防錆の観点から、樹脂またはステンレスまたはアルミが好ましく、さらには重量の観点から樹脂およびアルミが好ましい。樹脂としては、機械加工性や強度の観点からポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂が好ましく例示される。

巻き取り部１２０は、繊維を巻き取るための部材である。巻き取り部１２０は、多角形状カセ１００の角をなす位置に具備されている。巻き取り部１２０は多角形状カセ１００の中心を起点に等角度に分割されて配置されることが好ましい。等角度で分割されて配置されることで巻き取り中に多角形状カセ１００に作用する力のバランスがつり合い、多角形状カセ１００が破損しにくくなる。例えば、図１に示す多角形状カセ１００の場合、六角カセを例示しているため、カセの中心を起点に６０度間隔で等配置される。また、巻き取り部１２０は、巻き取り枠１２１を有しており、巻き取り枠１２１が多角形状の角をなす位置に備えられていることで、多角形状に繊維を巻き取ることができ、多角形状の糸束を得ることができる。また、巻き取り枠１２１の形状は、得たい糸束の断面と同様の形状であることが好ましい。本実施例においては、断面形状が円形状である糸束を得たいため、巻き取り枠１２１の形状は図２（ｂ）に示すようなU字型形状としている。ここで糸束とは複数の束ねられた繊維のことをさす。また、巻き取り枠１２１の形状は、得たい糸束の断面形状によって適宜変更されてよく、異方形状であってもよい。ここで、異方形状とは、点対称でない形状のことをさし、線対称の形状であってもよく、線対称の形状でなくてもよい。巻き取り枠１２１の形状としては、U字型形状、コの字型形状、V字型形状が例示される。

支持部１３０は、巻きとられる繊維が多角形状カセ１００の中心方向ないし糸束の長手方向に対して、垂直な方向に弛むことを抑制するための部材である。支持部１３０は巻き取り部１２０とこれに隣接する巻き取り部１２０の間に具備されている。巻き取り枠１２１および支持部１３０の繊維接触部分は、巻き取った繊維の損傷を防止するために、表面は鏡面状に仕上げられていることが好ましく、適宜表面処理を実施してもよい。また、材質は防錆の観点から、樹脂またはステンレスまたはアルミが好ましく、さらには強度を考慮するとステンレスであることが好ましい。

また、支持部１３０は、巻き取り部１２０とこれに隣接する巻き取り部１２０とを結ぶ直線に対し、平行する位置に配置され、骨組１１０に固定されている。平行に配置されることにより、巻き取られた糸束の長手方向の糸束径のばらつきを小さくすることができるので好ましい。

さらに、巻き取り部１２０と、これに隣接する巻き取り部１２０と、それら２つの巻き取り部１２０の間に具備される支持部１３０は、それらの底面が同一面上になるよう配置されることがより好ましい。同一面上に配置されることで、支持部１３０が、巻き取り部１２０とこれに隣接する巻き取り部１２０との間に巻き取られた繊維を弛ませることなく、支持することができるようになる。

また、巻き取り部１２０とこれに隣接する巻き取り部１２０との間に巻き取られた糸束の弛みを防止する観点から、空隙１０１が存在してもよいが、支持部１３０の長手方向の長さは可能な限り長い方が好ましい。さらに、支持部１３０の断面形状は、本実施例においては円形状である糸束を得たいため、図３（ｂ）に示すようなU字型形状が好ましい。支持部１３０の断面形状とは、巻き取り部間を結ぶ直線に垂直な面における形状を意味する。

上記したように、目的の断面形状の糸束を得るために、巻き取り枠１２１と前記支持部１３０の断面形状は略相似形であることが好ましい。さらに、多角形状カセ１００の前記巻き取り部１２０とこれに隣接する巻き取り部１２０の間に巻き取られる繊維を支持部１３０のU字型形状内に案内するために、巻き取り枠１２１の断面形状と支持部１３０の断面形状の相似比は、巻き取り枠１２１の断面形状を１とした場合、支持部１３０のそれは１以上であることがさらに好ましい。１未満の場合、多角形状カセ１００の巻き取り部１２０とこれに隣接する巻き取り部１２０の間に巻き取られる繊維を支持部１３０のU字型形状内に案内できない虞がある。

また、多角形状カセ１００において、巻き取り部１２０を具備しない構造では本発明の効果は得られず、繊維巻き取り時に支持部１３０の両端で繊維が屈曲し、支持部１３０の両端に負荷が作用するため、支持部１３０が破損するであろう。そのため、多角形状カセ１００は巻き取り部１２０を具備する必要がある。

図４には図１の多角形状カセ１００を用いて繊維を巻き取る概略図を例示している。巻き取り装置２５０に図１の多角形状カセ１００が取り付けられ、多角形状カセ１００の中心を軸に図４に示す矢印２２０の方向に回転する。多角形状カセ１００に供給される繊維２００は、図示しない紡糸装置から紡糸され、トラバース装置２４０を経て巻き取り枠１２１に案内され、回転する多角形状カセ１００に巻き取られる。

次いで、所望の繊維本数になるまで多角形状カセを回転させて、図１（ｃ）に示す狙いの糸束を得る。ここで巻き取られる繊維２００は予めボビンに巻き取られた繊維でも構わない。一度に供給される繊維２００の本数は一本でもよいし、それ以上でも構わない。トラバースとは、繊維を巻き取り枠１２１に対して移動させる機能をさし、例えば、図４を用いて説明すると、巻き取られる前記繊維をY方向に一定長往復させることである。

また、図５には図１とは別様態に係る多角形状カセ１００を例示している。異なる箇所は支持部１４０であり、巻き取り部１２０とこれに隣接する巻き取り部１２０の２点の間に巻き取られる糸束の略全長の二か所を支持するような様態となっている。該様態では、図１の様態と比較して、糸束の略全長の二か所のみを局所的に支持しているため、糸束に接触痕が残る虞がある。一方で、支持部１４０であれば、支持部１３０と比較して、製作し易いことが挙げられる。支持する箇所は二か所より多くてもよく、製作のし易さ等で適宜決めることでよい。また、支持部１４０が具備される位置は、巻き取り部１２０とこれに隣接する巻き取り部１２０の２点の間に巻き取られる糸束の略全長に対して等間隔で配置されるのが好ましい。

また、図６には図１とは別態様に係る多角形状カセ１００を例示している。図１の様態と異なる箇所は、巻き取り部１５０と支持部１３０が一体形成され、多角形状カセ１００の角をなす部分に溝部１０２が巻き取り部１５０に設けられていることである。ここで、一体形成とは、巻き取り部１５０と支持部１３０とが連続的に接続されていることをさす。一体形成する方法としては、ねじ止めなどによる機械的な方法であってもよく、支持部１３０と巻き取り部１５０が金属材料である場合、溶接により一体形成してもよく、さらには、支持部１３０と巻き取り部１５０が樹脂である場合、接着や溶着、もしくは射出成形にて一体形成してもよい。また溝部とは、糸束を切出すために刃物を侵入させることが可能な凹形状が設けられている構造をさす。

なお、図１、図５、図６に例示の通り、本発明の多角形状カセは、巻き取り部とこれに隣接する巻き取り部の２点間の糸束の弛みを防止し、かつ直線状の糸束を得る役割を果たすという目的が達成されるならば、形状、材質、機構は特に限定されるものではない。

また、本発明の多角形状カセによって得られる糸束は、血液浄化器に好適に用いられる。血液浄化器の製造方法としては、次の方法があるが、必ずしも下記に限定されるものではない。

まず、本発明の多角形状カセによって得られた糸束が中実糸である場合、両端が開放された略円筒ケース内に糸束を挿入し、糸束の長手方向がケース長手方向に対して略並行になるよう配置させる。次いで、挿入した糸束をケース内に留めておくために、糸束端面部にメッシュを配置させる、もしくは、糸束両端を樹脂でポッティングし、ポッティング面に連通孔を形成させる。次いで、流体を通液させるためのヘッダーを略円筒ケース両端に取り付けて、血液浄化器を得ることができる。

また、本発明の多角形状カセによって得られた糸束が中空糸である場合、両端が開放された略円筒ケース内に糸束を挿入し、糸束の長手方向がケース長手方向に対して略並行になるよう配置させる。次いで、挿入した糸束をケース内に留めておくために、糸束両端を樹脂でポッティングで固定させる。次いで、処理流体を通液させるためのヘッダーをケース両端に取り付け、血液浄化器を得ることができる。

以下、図４を参照して、本発明の実施の一例を示す。

［実施例１］
図示しない紡糸装置から紡糸された繊維径１００μｍの繊維２００を１９２本同時に巻き取り部１２０に供給し、トラバースさせながら多角形状カセ１００を１１００回転させて、２１１，２００（＝１９２×１，１００）本の六角形状の糸束を得た。このとき、隣接する巻き取り部１２０の２点間の中央に位置する糸束２３０の外径を測定し、糸束２３０外径は７３．６ｍｍであった。

使用した多角形状カセ１００は、巻き取り部１２０とこれに隣接する巻き取り部１２０の２点の間に巻き取られる糸束の略全長が３２０ｍｍであり、支持部１３０の長手方向の長さが２５５ｍｍであった。

測定方法は、パイメータ（日本度器株式会社製、型式：πＭ−１００）を糸束２３０の外周部に沿わせて一周させ、パイメータの一端にプルゲージを取り付け、他端を手で持ちながら、プルゲージの値が３Nになるまで手で引き、パイメータで読み取った糸束外周長さを円周率πで除した値を糸束外径とした。

［比較例１］
図４において、図１に示す多角形状カセ１００を、図７に示す多角形状カセ１００に変更し、それ以外の条件は実施例１と同様の条件で繊維を巻き取り、糸束を得た。その結果、糸束外径は７７．０であった。

これらの結果を表１に示す。表１から明らかなように、同一条件で巻き取った結果、本発明の多角形状カセで巻き取った糸束は従来の方法で巻き取った糸束よりも、小さな糸束外径で巻き取ることができ、高密度な糸束を得ることができた。また、円形状のカセで巻き取っていないため、直線的な糸束を得ることができた。

１００ 多角形状カセ
１０１ 空隙
１０２ 溝部
１１０ 骨組
１２０ 巻き取り部
１２１ 巻き取り枠
１３０ 支持部
１４０ 支持部
１５０ 巻き取り部
２００ 紡糸装置から紡糸された繊維
２１０ 繊維が引き出される方向
２２０ カセの回転方向
２３０ 糸束
２３０ａ 糸束径
２４０ トラバース装置
２５０ 巻き取り装置

Claims (8)

1. 繊維を巻き取るための巻き取り部を有する多角形状カセであって、前記巻き取り部が前記多角形状の角をなす位置に備えられ、隣接する前記巻き取り部の間の少なくとも１つに、１以上の支持部が備えられてなる、多角形状カセ。
2. 前記支持部が、前記巻き取り部とこれに隣接する巻き取り部とを結ぶ直線に対し、平行する位置に配置されてなる、請求項１に記載の多角形状カセ。
3. 前記支持部の、巻き取り部間を結ぶ直線に垂直な面における断面形状が、異方形状である、請求項１または２に記載の多角形状カセ。
4. 前記巻き取り部と前記支持部の断面形状がともにU字型形状である、請求項１〜３のいずれかに記載の多角形状カセ。
5. 前記支持部と前記巻き取り部が一体形成されてなり、前記巻き取り部に溝部を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の多角形状カセ。
6. 前記支持部と前記巻き取り部が独立して構成されてなり、前記支持部と前記巻き取り部との間に空隙を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の多角形状カセ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の多角形状カセを用いて巻き取る糸束の製造方法。
8. 請求項７の方法により製造された糸束を用いた血液浄化器の製造方法。

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