JP2519872B2 - 耐溶剤性の熱可塑性チュ―ブシ―トを含む中空繊維膜布帛を収容したカ―トリッジおよびモジュ―ル、ならびにその製造方法 - Google Patents
耐溶剤性の熱可塑性チュ―ブシ―トを含む中空繊維膜布帛を収容したカ―トリッジおよびモジュ―ル、ならびにその製造方法Info
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- B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
- B29C48/10—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels flexible, e.g. blown foils
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
【０００１】背景
本発明は、分離用および他の相接触用として用いられ
る、らせん型の中空繊維膜布帛を収容したカートリッジ
およびモジュールの分野に関するものである。特に本発
明は、耐溶剤性の熱可塑性樹脂から製造されたチューブ
シートを含む改良されたカートリッジおよびモジュール
の分野に関するものである。本発明方法は、所望により
本出願人の出願中の下記特許出願の対象と共に用いるこ
とができる：米国特許出願第０７／８１６，５１１号：
表題″流れ方向指示バフルを備えたらせん巻き中空繊維
膜布帛のカートリッジおよびモジュール″；米国特許出
願第０７／９１７，６９０号：表題″一体式乱流プロモ
ーターを備えたらせん巻き中空繊維膜布帛のカートリッ
ジおよびモジュール″；これら両者の全体を本明細書に
参考として引用する。
る、らせん型の中空繊維膜布帛を収容したカートリッジ
およびモジュールの分野に関するものである。特に本発
明は、耐溶剤性の熱可塑性樹脂から製造されたチューブ
シートを含む改良されたカートリッジおよびモジュール
の分野に関するものである。本発明方法は、所望により
本出願人の出願中の下記特許出願の対象と共に用いるこ
とができる：米国特許出願第０７／８１６，５１１号：
表題″流れ方向指示バフルを備えたらせん巻き中空繊維
膜布帛のカートリッジおよびモジュール″；米国特許出
願第０７／９１７，６９０号：表題″一体式乱流プロモ
ーターを備えたらせん巻き中空繊維膜布帛のカートリッ
ジおよびモジュール″；これら両者の全体を本明細書に
参考として引用する。
【０００２】らせん型の中空繊維を収容したカートリッ
ジの構造、製造および使用に関しては多数の先行技術が
ある。これらの装置に関する初期の文献には、マホンの
米国特許第３，２２８，８７７号明細書およびマクレイ
ンの米国特許第３，４２２，００８号明細書が含まれ、
これら両者の全体を本明細書に参考として引用する。一
般に中空繊維の束を棒状コア（これは中空マンドレルで
あってもよく、またこの束が形成された後に取り外して
も取り外さなくてもよい）の縦軸の周りに、これに対し
て平行に配置し、中空繊維の束の末端をチューブシート
内にポッティングし、そして供給材料、透過物および濃
縮物の流れを促進するのに適した口を備えた耐圧ハウジ
ング内へカートリッジを挿入して、完成したモジュール
を構成する。
ジの構造、製造および使用に関しては多数の先行技術が
ある。これらの装置に関する初期の文献には、マホンの
米国特許第３，２２８，８７７号明細書およびマクレイ
ンの米国特許第３，４２２，００８号明細書が含まれ、
これら両者の全体を本明細書に参考として引用する。一
般に中空繊維の束を棒状コア（これは中空マンドレルで
あってもよく、またこの束が形成された後に取り外して
も取り外さなくてもよい）の縦軸の周りに、これに対し
て平行に配置し、中空繊維の束の末端をチューブシート
内にポッティングし、そして供給材料、透過物および濃
縮物の流れを促進するのに適した口を備えた耐圧ハウジ
ング内へカートリッジを挿入して、完成したモジュール
を構成する。
【０００３】より最近、当技術分野において中空繊維を
コア軸に対して平行な中空繊維が横断するフィラメント
（これらも中空繊維であっても、なくてもよい）により
互いに適所に保持された布帛様のウェブに形成すること
によって、これらのカートリッジが改良された。これら
の中空繊維膜布帛の開発はこの技術の発展において重要
な段階であった。布帛はバラバラのランダムな中空繊維
束を手で取り扱う必要がなく、高度に規則的な様式で間
隔を置いて配列した中空繊維を含むらせん巻きモジュー
ルの構成を容易にするからである。
コア軸に対して平行な中空繊維が横断するフィラメント
（これらも中空繊維であっても、なくてもよい）により
互いに適所に保持された布帛様のウェブに形成すること
によって、これらのカートリッジが改良された。これら
の中空繊維膜布帛の開発はこの技術の発展において重要
な段階であった。布帛はバラバラのランダムな中空繊維
束を手で取り扱う必要がなく、高度に規則的な様式で間
隔を置いて配列した中空繊維を含むらせん巻きモジュー
ルの構成を容易にするからである。
【０００４】これらの発展にもかかわらず、これらの中
空繊維を含むカートリッジの操作性、効率および耐久性
を最適なものにする挑戦が続けられている。中空繊維膜
布帛の開発に伴って、モジュールを構成する際の制限因
子はチューブシートの作成となっている。古典的な中空
繊維ポッティング法には、重力ポッティングおよび遠心
ポッティングが含まれる。重力ポッティング法において
は、ポッティング樹脂材料をそれぞれの繊維束末端に一
度に導入し、繊維束末端内へ沈下させ、そして硬化させ
る。遠心ポッティング法においては、繊維束をハウジン
グに挿入し、アセンブリーをその中間点で回転させて繊
維束の両端に遠心力を生じさせ、ポッティング樹脂材料
を繊維束の両端付近の外殻側部空間に導入し、ポッティ
ング樹脂材料を硬化させる（一般に下記を参照された
い：マホンの米国特許第３，２２８，８７７号明細書；
マックスウェルらの米国特許第３，３３９，３４１号明
細書；ギアリイらの米国特許第３，４４２，００２号明
細書；デイビスらの米国特許第３９６，０９４号明細
書；オパーステニイらの米国特許第４，３６９，６０５
号明細書；およびチューらの米国特許第４，８６５，７
３５号明細書）。これらの方法がもつ多数の欠点には、
下記が含まれる：（１）労力を要する手動操作がある；
（２）これらの方法は手動法であるため、均一に高品質
のモジュールを与えない；（３）ポッティング樹脂は、
特に浸漬過程で中空繊維の乾燥した部分に沿って吸い上
げられる（ｗｉｃｋ）傾向がある；（４）遠心法の場合
は特に、ポッティング樹脂は近接した間隔で配置された
中空繊維の間を容易に流れて隣接する中空繊維の表面す
べてをぬらすのに十分なほど低い粘度をもたなければな
らない；（５）ポッティング樹脂が中空繊維の間を容易
に流れなければならないというこれらの方法に固有の要
件は、硬化後の耐溶剤性および機械的耐久性の双方にお
いて許容しうるポッティング樹脂に制限を付加する；
（６）ポッティング樹脂における硬化反応が発熱性であ
る場合は常に、チューブシート領域内、特にチューブシ
ートの中心における熱の蓄積によって隣接中空繊維の末
端が突発的融解を生じ、その結果繊維束の作動部分を著
しく減少させるか、さらにモジュールを使用不可能にす
る（従って約４インチ（約１０．２ｃｍ）以上の直径を
もつカートリッジに常法によりポッティングする試み
は、エポキシもしくはポリウレタンなど耐溶剤性の低い
樹脂、または充填剤を含有する樹脂（熱を伝達させ、お
よび／または希釈剤として作用させ、これにより発熱硬
化を経なければならないポッティング樹脂組成物全体の
割合を低下させるために）を用いない限り、失敗するで
あろう；これらの樹脂の硬化に際して発熱が低い場合は
硬化の質が低く、従って耐溶剤性および機械的特性が低
い）；（７）ポッティング樹脂中に不適切な流れにより
生じる間隙または気泡が、カートリッジにおける漏れの
原因となる可能性がある；（８）ポッティング樹脂とし
て通常用いられ、良好な耐溶剤性をもつ材料は、脆い傾
向がある（たとえば低分子量ポリエチレン）；（９）ポ
ッティング樹脂として通常用いられ、ゴム状である材料
は、耐溶剤性に乏しい傾向がある（たとえばポリウレタ
ン）；ならびに（１０）遠心および重力ポッティング法
は共にモジュールハウジングの側部に、ポッティング樹
脂を注入する外殻側部入口を少なくとも１個必要とす
る。これらの入口を後にモジュールの操作に際して使用
したい場合、外部配管または特別に設計された耐圧ハウ
ジングを用いずに多数のモジュールを連結することがで
きない。
空繊維を含むカートリッジの操作性、効率および耐久性
を最適なものにする挑戦が続けられている。中空繊維膜
布帛の開発に伴って、モジュールを構成する際の制限因
子はチューブシートの作成となっている。古典的な中空
繊維ポッティング法には、重力ポッティングおよび遠心
ポッティングが含まれる。重力ポッティング法において
は、ポッティング樹脂材料をそれぞれの繊維束末端に一
度に導入し、繊維束末端内へ沈下させ、そして硬化させ
る。遠心ポッティング法においては、繊維束をハウジン
グに挿入し、アセンブリーをその中間点で回転させて繊
維束の両端に遠心力を生じさせ、ポッティング樹脂材料
を繊維束の両端付近の外殻側部空間に導入し、ポッティ
ング樹脂材料を硬化させる（一般に下記を参照された
い：マホンの米国特許第３，２２８，８７７号明細書；
マックスウェルらの米国特許第３，３３９，３４１号明
細書；ギアリイらの米国特許第３，４４２，００２号明
細書；デイビスらの米国特許第３９６，０９４号明細
書；オパーステニイらの米国特許第４，３６９，６０５
号明細書；およびチューらの米国特許第４，８６５，７
３５号明細書）。これらの方法がもつ多数の欠点には、
下記が含まれる：（１）労力を要する手動操作がある；
（２）これらの方法は手動法であるため、均一に高品質
のモジュールを与えない；（３）ポッティング樹脂は、
特に浸漬過程で中空繊維の乾燥した部分に沿って吸い上
げられる（ｗｉｃｋ）傾向がある；（４）遠心法の場合
は特に、ポッティング樹脂は近接した間隔で配置された
中空繊維の間を容易に流れて隣接する中空繊維の表面す
べてをぬらすのに十分なほど低い粘度をもたなければな
らない；（５）ポッティング樹脂が中空繊維の間を容易
に流れなければならないというこれらの方法に固有の要
件は、硬化後の耐溶剤性および機械的耐久性の双方にお
いて許容しうるポッティング樹脂に制限を付加する；
（６）ポッティング樹脂における硬化反応が発熱性であ
る場合は常に、チューブシート領域内、特にチューブシ
ートの中心における熱の蓄積によって隣接中空繊維の末
端が突発的融解を生じ、その結果繊維束の作動部分を著
しく減少させるか、さらにモジュールを使用不可能にす
る（従って約４インチ（約１０．２ｃｍ）以上の直径を
もつカートリッジに常法によりポッティングする試み
は、エポキシもしくはポリウレタンなど耐溶剤性の低い
樹脂、または充填剤を含有する樹脂（熱を伝達させ、お
よび／または希釈剤として作用させ、これにより発熱硬
化を経なければならないポッティング樹脂組成物全体の
割合を低下させるために）を用いない限り、失敗するで
あろう；これらの樹脂の硬化に際して発熱が低い場合は
硬化の質が低く、従って耐溶剤性および機械的特性が低
い）；（７）ポッティング樹脂中に不適切な流れにより
生じる間隙または気泡が、カートリッジにおける漏れの
原因となる可能性がある；（８）ポッティング樹脂とし
て通常用いられ、良好な耐溶剤性をもつ材料は、脆い傾
向がある（たとえば低分子量ポリエチレン）；（９）ポ
ッティング樹脂として通常用いられ、ゴム状である材料
は、耐溶剤性に乏しい傾向がある（たとえばポリウレタ
ン）；ならびに（１０）遠心および重力ポッティング法
は共にモジュールハウジングの側部に、ポッティング樹
脂を注入する外殻側部入口を少なくとも１個必要とす
る。これらの入口を後にモジュールの操作に際して使用
したい場合、外部配管または特別に設計された耐圧ハウ
ジングを用いずに多数のモジュールを連結することがで
きない。
【０００５】チューブシートの耐溶剤性および機械的耐
久性が低い場合、得られるモジュールの性能に大きな影
響の生じる可能性がある。中空繊維布帛を収容したカー
トリッジまたはモジュールの実用可能な操作環境には、
理想的にはあらゆる種類の溶剤が含まれる。あらゆる溶
剤に対して不活性な中空繊維形成性材料はないが、通常
用いられる中空繊維紡糸法によって広範な種類の中空繊
維が実際に得られる。個々の用途または一定範囲の用途
に適した種類の中空繊維を選び、これらの中空繊維から
布帛を形成したとしても、ポッティング樹脂の耐溶剤性
が乏しいとカートリッジまたはモジュールが不合格とな
り、従って中空繊維自体の有用性が制限される可能性が
ある。またチューブシートの目的は、カートリッジまた
はモジュールの内腔側部部分と外殻側部部分とを互いに
分離することである。チューブシート材料が亀裂を生
じ、または他の形で崩壊すると、モジュールの完全な破
壊が起こる。残念ながら通常のチューブシートの製法
（遠心注入および重力ポッティング）は高度のポッティ
ング樹脂流動性を必要とし、従って分子量、粘度その他
の特性に関して使用可能なポッティング樹脂の範囲を制
限し、かつ溶剤により誘発される分解および機械的分解
の発現を促進する。
久性が低い場合、得られるモジュールの性能に大きな影
響の生じる可能性がある。中空繊維布帛を収容したカー
トリッジまたはモジュールの実用可能な操作環境には、
理想的にはあらゆる種類の溶剤が含まれる。あらゆる溶
剤に対して不活性な中空繊維形成性材料はないが、通常
用いられる中空繊維紡糸法によって広範な種類の中空繊
維が実際に得られる。個々の用途または一定範囲の用途
に適した種類の中空繊維を選び、これらの中空繊維から
布帛を形成したとしても、ポッティング樹脂の耐溶剤性
が乏しいとカートリッジまたはモジュールが不合格とな
り、従って中空繊維自体の有用性が制限される可能性が
ある。またチューブシートの目的は、カートリッジまた
はモジュールの内腔側部部分と外殻側部部分とを互いに
分離することである。チューブシート材料が亀裂を生
じ、または他の形で崩壊すると、モジュールの完全な破
壊が起こる。残念ながら通常のチューブシートの製法
（遠心注入および重力ポッティング）は高度のポッティ
ング樹脂流動性を必要とし、従って分子量、粘度その他
の特性に関して使用可能なポッティング樹脂の範囲を制
限し、かつ溶剤により誘発される分解および機械的分解
の発現を促進する。
【０００６】中空繊維束が形成されるのと同時にチュー
ブシートを形成するポッティング材料を沈積させること
によりこれらの難点のうち１または２以上を克服する幾
つかの試みがなされた。たとえばマホンらの米国特許第
３，７５５，０３４号明細書には下記の方法が示されて
いる：（１）２本のモノフィラメントをスプールから平
行に間隔を置いて連続的にマンドレル上へ巻き出し；
（２）これら２本のフィラメントを横切ってその周りに
１本または２本以上の連続中空繊維を連続的に巻き出し
て、互いにほぼ平行であり、かつマンドレルの縦軸に対
してほぼ平行である、中空繊維の平面ウェブを形成し；
（３）このウェブをマンドレル上にらせん状に巻きつ
け；そして（４）中空繊維の１端または両端に近接して
（フィラメント付近に）凝固性樹脂のバンドを付与し、
次いで硬化させて樹脂性チューブシートを形成する。チ
ューブシート形成用としてはエポキシ樹脂およびシリコ
ーンゴムが示唆され；ポッティング樹脂分注ヘッドとし
ては皮下注射針の使用が示されている。シュレーダーの
米国特許第３，７２８，４２５号明細書は異なる方法を
とっている：（１）１本の連続中空繊維を長い円筒形の
マンドレルコアの周りに、タコひもの束と同様に横に巻
き付け；（２）同時にコアの両端に樹脂のバンドを付与
してチューブシートを形成し、そして硬化させる。使用
するものとしてはポリエポキシド樹脂が示され、シュレ
ーダーは樹脂のバンドを付与するために第２図に示され
るようなアプリケーターを用いている。クルーガーらの
米国特許第５，０５９，３７４号明細書には、中空繊維
を配置するのと同時に、たとえば中空繊維が配置される
のに伴って中空繊維に沿って樹脂を滴下させることによ
り、中空繊維束の両端の周りにチューブシートを形成し
うることが示されている。クルーガーは、ポリオレフィ
ンおよびポリアミドを含めてチューブシート樹脂として
使用しうる多数の材料につき述べている。下記も参照さ
れたい：サージェントら、米国特許第３，７２２，６９
５号明細書；フランシサウドら、米国特許第４，３４
３，６６８号明細書；本出願人による出願中の米国特許
出願第０７／８１６，５１１号明細書、表題″流れ方向
指示バフルを備えたらせん巻き中空繊維膜布帛のカート
リッジおよびモジュール″；米国特許出願第０７／９１
７，６９０号：表題″一体式乱流プロモーターを備えた
らせん巻き中空繊維膜布帛のカートリッジおよびモジュ
ール″。
ブシートを形成するポッティング材料を沈積させること
によりこれらの難点のうち１または２以上を克服する幾
つかの試みがなされた。たとえばマホンらの米国特許第
３，７５５，０３４号明細書には下記の方法が示されて
いる：（１）２本のモノフィラメントをスプールから平
行に間隔を置いて連続的にマンドレル上へ巻き出し；
（２）これら２本のフィラメントを横切ってその周りに
１本または２本以上の連続中空繊維を連続的に巻き出し
て、互いにほぼ平行であり、かつマンドレルの縦軸に対
してほぼ平行である、中空繊維の平面ウェブを形成し；
（３）このウェブをマンドレル上にらせん状に巻きつ
け；そして（４）中空繊維の１端または両端に近接して
（フィラメント付近に）凝固性樹脂のバンドを付与し、
次いで硬化させて樹脂性チューブシートを形成する。チ
ューブシート形成用としてはエポキシ樹脂およびシリコ
ーンゴムが示唆され；ポッティング樹脂分注ヘッドとし
ては皮下注射針の使用が示されている。シュレーダーの
米国特許第３，７２８，４２５号明細書は異なる方法を
とっている：（１）１本の連続中空繊維を長い円筒形の
マンドレルコアの周りに、タコひもの束と同様に横に巻
き付け；（２）同時にコアの両端に樹脂のバンドを付与
してチューブシートを形成し、そして硬化させる。使用
するものとしてはポリエポキシド樹脂が示され、シュレ
ーダーは樹脂のバンドを付与するために第２図に示され
るようなアプリケーターを用いている。クルーガーらの
米国特許第５，０５９，３７４号明細書には、中空繊維
を配置するのと同時に、たとえば中空繊維が配置される
のに伴って中空繊維に沿って樹脂を滴下させることによ
り、中空繊維束の両端の周りにチューブシートを形成し
うることが示されている。クルーガーは、ポリオレフィ
ンおよびポリアミドを含めてチューブシート樹脂として
使用しうる多数の材料につき述べている。下記も参照さ
れたい：サージェントら、米国特許第３，７２２，６９
５号明細書；フランシサウドら、米国特許第４，３４
３，６６８号明細書；本出願人による出願中の米国特許
出願第０７／８１６，５１１号明細書、表題″流れ方向
指示バフルを備えたらせん巻き中空繊維膜布帛のカート
リッジおよびモジュール″；米国特許出願第０７／９１
７，６９０号：表題″一体式乱流プロモーターを備えた
らせん巻き中空繊維膜布帛のカートリッジおよびモジュ
ール″。
【０００７】チューブシート樹脂としてポリオレフィン
を含めた熱可塑性樹脂の使用をおおまかに示唆した他の
先行技術文献も提示された。たとえばチグナーの米国特
許第４，１３８，４６０号明細書には、チューブシート
を作成するために繊維トウをポッティングする材料の選
択は選ばれる材料の粘度特性によって大幅に制御され、
それは好ましくは約１５０℃以下の温度で約１００−約
５，０００の粘度をもつべきであり、かつ好ましくは熱
可塑性であると主張されている。ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ならびにそれらのコポリマーおよび混合物を
用いることができ；低分子量ポリエチレン樹脂を用いた
組成物が述べられている（下記の同様な記載も参照され
たい：リップスらの米国特許第４，２１１，５９７号明
細書、およびリップスらの米国特許第４，２３１，８７
１号明細書；これらはさらに、低粘度樹脂は中空繊維を
比較的短期間で完全にぬらし、かつ封入する傾向をもつ
ため好ましいと明記している）。ブラウエルらの米国再
交付特許第３１，３８９号明細書には、チューブシート
を作成するために従来用いられている特定の材料につき
概説され、ポリオレフィンおよびオレフィンコポリマー
を含めたそれらの多くがいずれかの観点で欠陥をもつこ
とが明記されている（下記も参照されたい：マックスウ
ェルらの米国特許第３，３３９，３４１号明細書；デイ
ビスらの米国特許第３，９６２，０９４号明細書；ザム
ピニの米国特許第４，３２３，４５３号明細書；フリッ
チエらの米国特許第４，３２３，４５４号明細書；オト
ストットらの米国特許第４，６８６，０３９号明細書；
オパーステイらの米国特許第４，３６９，６０５号明細
書；およびチューらの米国特許第４，８６５，７３５号
明細書）。
を含めた熱可塑性樹脂の使用をおおまかに示唆した他の
先行技術文献も提示された。たとえばチグナーの米国特
許第４，１３８，４６０号明細書には、チューブシート
を作成するために繊維トウをポッティングする材料の選
択は選ばれる材料の粘度特性によって大幅に制御され、
それは好ましくは約１５０℃以下の温度で約１００−約
５，０００の粘度をもつべきであり、かつ好ましくは熱
可塑性であると主張されている。ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ならびにそれらのコポリマーおよび混合物を
用いることができ；低分子量ポリエチレン樹脂を用いた
組成物が述べられている（下記の同様な記載も参照され
たい：リップスらの米国特許第４，２１１，５９７号明
細書、およびリップスらの米国特許第４，２３１，８７
１号明細書；これらはさらに、低粘度樹脂は中空繊維を
比較的短期間で完全にぬらし、かつ封入する傾向をもつ
ため好ましいと明記している）。ブラウエルらの米国再
交付特許第３１，３８９号明細書には、チューブシート
を作成するために従来用いられている特定の材料につき
概説され、ポリオレフィンおよびオレフィンコポリマー
を含めたそれらの多くがいずれかの観点で欠陥をもつこ
とが明記されている（下記も参照されたい：マックスウ
ェルらの米国特許第３，３３９，３４１号明細書；デイ
ビスらの米国特許第３，９６２，０９４号明細書；ザム
ピニの米国特許第４，３２３，４５３号明細書；フリッ
チエらの米国特許第４，３２３，４５４号明細書；オト
ストットらの米国特許第４，６８６，０３９号明細書；
オパーステイらの米国特許第４，３６９，６０５号明細
書；およびチューらの米国特許第４，８６５，７３５号
明細書）。
【０００８】中空繊維自体の耐溶剤性および機械的耐久
性にいっそう近づくチューブシートを製造するための改
良された方法および材料が、依然として求められてい
る。
性にいっそう近づくチューブシートを製造するための改
良された方法および材料が、依然として求められてい
る。
【０００９】発明の概要
本発明によれば、らせん型の中空繊維膜布帛を収容した
カートリッジを製造するための、下記工程を含む方法が
提供される： ａ．それぞれ内腔を有する複数の中空繊維膜を、たて糸
およびよこ糸を有する布帛様のアレイに形成し、その際
中空繊維は実質的に互いに平行であって布帛のよこ糸を
構成し、かつ布帛のたて糸を構成するフィラメントによ
り間隔をおいた関係に保持され；次いで ｂ．このアレイを中空繊維に対して実質的に平行である
軸に巻き取って、２末端および円筒形外表を有するらせ
ん巻き繊維束となし；そして ｃ．工程（ｂ）と同時に、中空繊維の融点より少なくと
も約１０℃低い融点を有し、かつ約０．０１−約１５０
ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する高強
度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂を溶融状態で押出し；該樹
脂を繊維束の２末端それぞれへ方向付け、これにより繊
維束の２末端それぞれを該樹脂内へポッティングして、
繊維束末端を隣接するモノリシックチューブシート内に
シールし、その際２チューブシート間の繊維束の一部は
樹脂を含まずに外殻側部領域を形成し；次いで ｄ．少なくとも第１の繊維束末端を構成する中空繊維の
内腔末端を露出させて、繊維束の外部と連絡させる。
カートリッジを製造するための、下記工程を含む方法が
提供される： ａ．それぞれ内腔を有する複数の中空繊維膜を、たて糸
およびよこ糸を有する布帛様のアレイに形成し、その際
中空繊維は実質的に互いに平行であって布帛のよこ糸を
構成し、かつ布帛のたて糸を構成するフィラメントによ
り間隔をおいた関係に保持され；次いで ｂ．このアレイを中空繊維に対して実質的に平行である
軸に巻き取って、２末端および円筒形外表を有するらせ
ん巻き繊維束となし；そして ｃ．工程（ｂ）と同時に、中空繊維の融点より少なくと
も約１０℃低い融点を有し、かつ約０．０１−約１５０
ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する高強
度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂を溶融状態で押出し；該樹
脂を繊維束の２末端それぞれへ方向付け、これにより繊
維束の２末端それぞれを該樹脂内へポッティングして、
繊維束末端を隣接するモノリシックチューブシート内に
シールし、その際２チューブシート間の繊維束の一部は
樹脂を含まずに外殻側部領域を形成し；次いで ｄ．少なくとも第１の繊維束末端を構成する中空繊維の
内腔末端を露出させて、繊維束の外部と連絡させる。
【００１０】本発明は、上記方法により製造された改良
されたらせん型の中空繊維膜布帛を収容したカートリッ
ジをも提供する。他の形態は以下の説明に詳述され、特
許請求の範囲に定められる。
されたらせん型の中空繊維膜布帛を収容したカートリッ
ジをも提供する。他の形態は以下の説明に詳述され、特
許請求の範囲に定められる。
【００１１】発明の詳細な記述
本発明は、分離および他の相接触用途に用いるらせん型
の中空繊維膜布帛を収容したカートリッジおよびモジュ
ールの分野における改良をもたらす。本明細書におい
て″相接触″という語は、一般に物質移動を伴ういずれ
かのプロセスを記述するために用いられる。
の中空繊維膜布帛を収容したカートリッジおよびモジュ
ールの分野における改良をもたらす。本明細書におい
て″相接触″という語は、一般に物質移動を伴ういずれ
かのプロセスを記述するために用いられる。
【００１２】本発明により提供される改良は、主として
中空繊維膜布帛がポッティングされるチューブシートに
ある。本発明の主な目的は、チューブシートに改良され
た耐溶剤性および機械的耐久性を付与し、これによりカ
ートリッジおよびモジュール全体の有用性および有効寿
命を延長することである。従って本発明を実施するに際
しては、チューブシートは高強度、耐溶剤性の熱可塑性
樹脂から製造されなければならず、この樹脂を高められ
た温度で押出して、ポッティングされるべき中空繊維膜
布帛の表面へ方向付けられたポッティング材料の溶融バ
ンドを形成しなければならない。好ましい形態において
は、耐溶剤性の熱可塑性樹脂はポリオレフィン樹脂であ
る。カートリッジおよびモジュールの他の構成部品は通
常知られている適切ないかなる材料から作成することも
できる。これら他の部品自体も優れた耐溶剤性および機
械的耐久性を示すことが好ましい。それらをポリオレフ
ィン系材料から作成することが極めて好ましい。
中空繊維膜布帛がポッティングされるチューブシートに
ある。本発明の主な目的は、チューブシートに改良され
た耐溶剤性および機械的耐久性を付与し、これによりカ
ートリッジおよびモジュール全体の有用性および有効寿
命を延長することである。従って本発明を実施するに際
しては、チューブシートは高強度、耐溶剤性の熱可塑性
樹脂から製造されなければならず、この樹脂を高められ
た温度で押出して、ポッティングされるべき中空繊維膜
布帛の表面へ方向付けられたポッティング材料の溶融バ
ンドを形成しなければならない。好ましい形態において
は、耐溶剤性の熱可塑性樹脂はポリオレフィン樹脂であ
る。カートリッジおよびモジュールの他の構成部品は通
常知られている適切ないかなる材料から作成することも
できる。これら他の部品自体も優れた耐溶剤性および機
械的耐久性を示すことが好ましい。それらをポリオレフ
ィン系材料から作成することが極めて好ましい。
【００１３】チューブシートは高強度、耐溶剤性の熱可
塑性樹脂から製造されなければならず、これを高められ
た温度で押出すことにより中空繊維膜布帛に付与してポ
ッティング材料の溶融バンドを形成するという本発明の
要件は、常法により製造されるものと著しく異なる性能
をもつチューブシートをもたらす。本発明のチューブシ
ート（ならびにそれらを含むカートリッジおよびモジュ
ール）の性能上の利点には下記のものが含まれる：
（１）チューブシートの形成プロセスを自動化しうる−
布帛の巻き取りおよびチューブシート樹脂の沈積が同時
かつ連続的に行われる；（２）自動化によりチューブシ
ートが高度に均質であることが保証され、得られるプロ
セス再現性によってその量的至適化が可能となる；
（３）ポッティング樹脂は特にその耐溶剤性および機械
的耐久性により選ばれた熱可塑性材料である；（４）ポ
ッティング樹脂が比較的低い粘度をもつ必要性（通常の
重力−および遠心−ポッティング法の場合のような）を
無視することができる；（５）吸い上げの問題が避けら
れる；（６）発熱性ポッティング樹脂硬化反応により課
される制限が除かれる。これは、熱可塑性樹脂が発熱せ
ず、かつ形成初期のチューブシートの外表がカートリッ
ジ軸上で回転する間に徐々にチューブシートが形成され
るため熱の散逸が促進されるからである；（７）潜在的
にカートリッジの漏れを引き起こすポッティング樹脂内
の間隙および気泡により生じる問題が除かれる；（８）
チューブシートはゴム質または脆性のいずれでもなく、
高い引張り弾性率および曲げ弾性率ならびに高い強度を
備えた塑性である（たとえばチューブシートポリマーは
高い破断点伸びを備えている）ので、内腔を露出させる
ためにチューブシート末端をトリミングするプロセスは
簡単で信頼性のあるものであり、それ自体が中空繊維を
損なうことがない；（９）ポッティング樹脂を繊維束末
端に付与する手段に求められる通常の要件を無視して、
目的とする相接触システムのデザインに基づいてモジュ
ール部品を構成することができる；（１０）チューブシ
ートが加工されるのに伴って冷却すると直ちに樹脂の硬
化が完了するので、硬化プロセスに数時間または数日か
ける必要がなく、その結果生産性が向上する；ならびに
（１１）ポリオレフィン樹脂を用いる好ましい形態によ
れば、これらの材料は実質的に不活性であり、結果的に
通常の樹脂、たとえばポリエポキシドおよびポリウレタ
ンに伴う取り扱いの危険性および最終的な毒性が低下す
る。発熱硬化性のポッティング樹脂を用いる重力−およ
び遠心−ポッティング法により生じる問題が除かれるこ
とにより、格別な利点が得られる：本発明によれば、目
的とするいかなる直径のカートリッジをも均一に高品質
チューブシート内にポッティングすることができる。得
られるカートリッジのサイズは、中空繊維膜布帛の幅お
よびカートリッジ巻き取り手段の物理的サイズのみによ
り制限される。たとえば中空繊維膜布帛が１２フィート
（約３６６ｃｍ）の長さの中空繊維から形成されるとす
ると、長さ１２フィート（約３６６ｃｍ）および直径６
フィート（約１８３ｃｍ）のモジュールが作成される。
このようなモジュールは工業的規模の相接触式流体処理
用として十分な大きさであろう。
塑性樹脂から製造されなければならず、これを高められ
た温度で押出すことにより中空繊維膜布帛に付与してポ
ッティング材料の溶融バンドを形成するという本発明の
要件は、常法により製造されるものと著しく異なる性能
をもつチューブシートをもたらす。本発明のチューブシ
ート（ならびにそれらを含むカートリッジおよびモジュ
ール）の性能上の利点には下記のものが含まれる：
（１）チューブシートの形成プロセスを自動化しうる−
布帛の巻き取りおよびチューブシート樹脂の沈積が同時
かつ連続的に行われる；（２）自動化によりチューブシ
ートが高度に均質であることが保証され、得られるプロ
セス再現性によってその量的至適化が可能となる；
（３）ポッティング樹脂は特にその耐溶剤性および機械
的耐久性により選ばれた熱可塑性材料である；（４）ポ
ッティング樹脂が比較的低い粘度をもつ必要性（通常の
重力−および遠心−ポッティング法の場合のような）を
無視することができる；（５）吸い上げの問題が避けら
れる；（６）発熱性ポッティング樹脂硬化反応により課
される制限が除かれる。これは、熱可塑性樹脂が発熱せ
ず、かつ形成初期のチューブシートの外表がカートリッ
ジ軸上で回転する間に徐々にチューブシートが形成され
るため熱の散逸が促進されるからである；（７）潜在的
にカートリッジの漏れを引き起こすポッティング樹脂内
の間隙および気泡により生じる問題が除かれる；（８）
チューブシートはゴム質または脆性のいずれでもなく、
高い引張り弾性率および曲げ弾性率ならびに高い強度を
備えた塑性である（たとえばチューブシートポリマーは
高い破断点伸びを備えている）ので、内腔を露出させる
ためにチューブシート末端をトリミングするプロセスは
簡単で信頼性のあるものであり、それ自体が中空繊維を
損なうことがない；（９）ポッティング樹脂を繊維束末
端に付与する手段に求められる通常の要件を無視して、
目的とする相接触システムのデザインに基づいてモジュ
ール部品を構成することができる；（１０）チューブシ
ートが加工されるのに伴って冷却すると直ちに樹脂の硬
化が完了するので、硬化プロセスに数時間または数日か
ける必要がなく、その結果生産性が向上する；ならびに
（１１）ポリオレフィン樹脂を用いる好ましい形態によ
れば、これらの材料は実質的に不活性であり、結果的に
通常の樹脂、たとえばポリエポキシドおよびポリウレタ
ンに伴う取り扱いの危険性および最終的な毒性が低下す
る。発熱硬化性のポッティング樹脂を用いる重力−およ
び遠心−ポッティング法により生じる問題が除かれるこ
とにより、格別な利点が得られる：本発明によれば、目
的とするいかなる直径のカートリッジをも均一に高品質
チューブシート内にポッティングすることができる。得
られるカートリッジのサイズは、中空繊維膜布帛の幅お
よびカートリッジ巻き取り手段の物理的サイズのみによ
り制限される。たとえば中空繊維膜布帛が１２フィート
（約３６６ｃｍ）の長さの中空繊維から形成されるとす
ると、長さ１２フィート（約３６６ｃｍ）および直径６
フィート（約１８３ｃｍ）のモジュールが作成される。
このようなモジュールは工業的規模の相接触式流体処理
用として十分な大きさであろう。
【００１４】以下、カートリッジおよびモジュールの各
種部品、ならびにそれらの組み立て手段を順次取り扱
う。この考察においては、まず全般的に通常の装置の材
料、加工および操作に関する通常の技術について述べ、
次いで本発明による改良に戻る。読者は通常の技術を理
解していると確信するが、さらに以下の個々の例および
関連の図１−６を参照されたい。
種部品、ならびにそれらの組み立て手段を順次取り扱
う。この考察においては、まず全般的に通常の装置の材
料、加工および操作に関する通常の技術について述べ、
次いで本発明による改良に戻る。読者は通常の技術を理
解していると確信するが、さらに以下の個々の例および
関連の図１−６を参照されたい。
【００１５】本発明に用いるのに適した中空繊維には、
一般に分離および相接触用途に用いるらせん型の膜を収
容したカートリッジとして形成しうるすべての材料が含
まれる。これらの中空繊維は、たとえば微孔質、多孔質
（ｆｏｒａｍｉｎｏｕｓ）であってもよく、または拡散
伝達を可能にするものであってもよい。比較的大きな直
径の中空繊維（″チューブ膜″と呼ばれる場合がある）
も、繊維束内でそれらの形状を維持するのに十分な構造
強度を備えている限り使用しうる。寸法その他の構造特
性により記述され、それらの製法を含む適切な中空繊維
が、たとえば下記の米国特許明細書に示されており、そ
れらの全体を本明細書に参考として引用する：フジイ、
米国特許第４，２９３，４１８号；クズモト、米国特許
第４，４３０，２１９号；バンナー、米国特許第４，７
５８，３４１号；セキノ、米国特許第４，７８１，８３
４号；アカス、米国特許第４，９１１，８４６号；カス
キー、米国特許第４，９６１，７６０号；およびビスコ
ン、米国特許第５，０２６，４７９号。中空繊維は、受
容しうる耐溶剤性および機械的耐久性を示すいかなる材
料からも製造することができる。好ましくは中空繊維は
熱可塑性樹脂から製造される。より好ましくは、それら
は中空繊維膜布帛をポッティングするための耐溶剤性の
熱可塑性樹脂として選ばれたものと同じ熱可塑性樹脂か
ら製造される。極めて好ましくは、中空繊維はポリオレ
フィンから製造される。中空繊維は選ばれた耐溶剤性の
ポッティング用熱可塑性樹脂との接触によって適切にぬ
れうるものでなければならない。疎水性であり、かつ望
ましい耐溶剤性および機械的耐久性を示すポリオレフィ
ン中空繊維、ならびにそれらを製造するための手段は、
下記に示されている：セーンゲンら、米国特許第４，２
９０，９８７号；ローウェリーら、米国特許第４，４０
５，６８８号；ローウェリーら、米国特許第４，５４
１，９８１号；およびフィッシャーら、米国特許第５，
０１３，４３９号；それらの全体を本明細書に参考とし
て引用する。結晶性ポリマー、たとえばポリオレフィン
系材料の耐溶剤性は結晶化度の増大と共に増大すること
を留意すべきである。従ってこれらの中空繊維の結晶化
度を増大させるために通常採用しうる工程（たとえばア
ニーリング）は中空繊維の耐溶剤性を増大させるであろ
う。
一般に分離および相接触用途に用いるらせん型の膜を収
容したカートリッジとして形成しうるすべての材料が含
まれる。これらの中空繊維は、たとえば微孔質、多孔質
（ｆｏｒａｍｉｎｏｕｓ）であってもよく、または拡散
伝達を可能にするものであってもよい。比較的大きな直
径の中空繊維（″チューブ膜″と呼ばれる場合がある）
も、繊維束内でそれらの形状を維持するのに十分な構造
強度を備えている限り使用しうる。寸法その他の構造特
性により記述され、それらの製法を含む適切な中空繊維
が、たとえば下記の米国特許明細書に示されており、そ
れらの全体を本明細書に参考として引用する：フジイ、
米国特許第４，２９３，４１８号；クズモト、米国特許
第４，４３０，２１９号；バンナー、米国特許第４，７
５８，３４１号；セキノ、米国特許第４，７８１，８３
４号；アカス、米国特許第４，９１１，８４６号；カス
キー、米国特許第４，９６１，７６０号；およびビスコ
ン、米国特許第５，０２６，４７９号。中空繊維は、受
容しうる耐溶剤性および機械的耐久性を示すいかなる材
料からも製造することができる。好ましくは中空繊維は
熱可塑性樹脂から製造される。より好ましくは、それら
は中空繊維膜布帛をポッティングするための耐溶剤性の
熱可塑性樹脂として選ばれたものと同じ熱可塑性樹脂か
ら製造される。極めて好ましくは、中空繊維はポリオレ
フィンから製造される。中空繊維は選ばれた耐溶剤性の
ポッティング用熱可塑性樹脂との接触によって適切にぬ
れうるものでなければならない。疎水性であり、かつ望
ましい耐溶剤性および機械的耐久性を示すポリオレフィ
ン中空繊維、ならびにそれらを製造するための手段は、
下記に示されている：セーンゲンら、米国特許第４，２
９０，９８７号；ローウェリーら、米国特許第４，４０
５，６８８号；ローウェリーら、米国特許第４，５４
１，９８１号；およびフィッシャーら、米国特許第５，
０１３，４３９号；それらの全体を本明細書に参考とし
て引用する。結晶性ポリマー、たとえばポリオレフィン
系材料の耐溶剤性は結晶化度の増大と共に増大すること
を留意すべきである。従ってこれらの中空繊維の結晶化
度を増大させるために通常採用しうる工程（たとえばア
ニーリング）は中空繊維の耐溶剤性を増大させるであろ
う。
【００１６】次いで、選ばれた中空繊維をカートリッジ
内へ組み込むための布帛様のアレイに加工する。一般に
バラバラの繊維ではなく布帛様のアレイ中に中空繊維を
組み込む主な利点は、布帛構造が隣接する中空繊維を間
隔を置いて互いに平行な関係に保持することである。こ
の形状は繊維束の規則性を促進し、かつ得られる流体流
れの動態の均一性を促進する。好ましい形態において
は、中空繊維が布帛のよこ糸を構成し、たとえば織機の
ガイド要素によりたて糸フィラメント間に横方向に配置
される。布帛のよこ糸を構成する中空繊維がたて糸フィ
ラメントによって適所に保持されなければならない場
合、それらのたて糸はらせん繊維束の製造に用いる布帛
様の中空繊維アレイに関する技術分野で教示されるいか
なる形状をもとりうる。たとえばたて糸フィラメント自
体は中実であってもよく、またはこれらも中空繊維であ
ってもよく、布帛の構成は当技術分野で教示される多様
なものから選ぶことができる。あるいは布帛はよこ糸の
代わりにたて糸を、またたて糸の代わりによこ糸を用い
て製造することができ、従ってたて糸を構成する中空繊
維がよこ糸フィラメントにより保持されてもよい。従っ
て以下において、″たて糸″および″よこ糸″という語
は互換性をもって用いられ、布帛様のウェブを得るため
に互いに交差して配置されるフィラメントまたは繊維の
２群を表すにすぎない。よこ糸は受容しうる耐溶剤性お
よび機械的耐久性を示すいかなる材料からも加工するこ
とができる；好ましくはそれらは中空繊維の製造に用い
られたものと同じ樹脂から製造される。中空繊維を含む
適切な布帛様のアレイ、ならびにそれらの構成、構造お
よび性能は、たとえば下記の米国特許明細書に教示され
ており、それらの全体を本明細書に参考として引用す
る：コール、米国特許第３，５５７，９６２号；バレ
ル、米国特許第４，４６０，６４１号；アカス、米国特
許第４，９１１，８４６号；およびバウルマイスター、
米国特許第４，９４０，６１７号明細書。下記も参照さ
れたい：欧州特許出願第０，０９３，６７７号明細書、
１９８３年１１月９日公開；および東ドイツ特許出願第
２３３，９４６号明細書、１９８６年３月１９日公開。
内へ組み込むための布帛様のアレイに加工する。一般に
バラバラの繊維ではなく布帛様のアレイ中に中空繊維を
組み込む主な利点は、布帛構造が隣接する中空繊維を間
隔を置いて互いに平行な関係に保持することである。こ
の形状は繊維束の規則性を促進し、かつ得られる流体流
れの動態の均一性を促進する。好ましい形態において
は、中空繊維が布帛のよこ糸を構成し、たとえば織機の
ガイド要素によりたて糸フィラメント間に横方向に配置
される。布帛のよこ糸を構成する中空繊維がたて糸フィ
ラメントによって適所に保持されなければならない場
合、それらのたて糸はらせん繊維束の製造に用いる布帛
様の中空繊維アレイに関する技術分野で教示されるいか
なる形状をもとりうる。たとえばたて糸フィラメント自
体は中実であってもよく、またはこれらも中空繊維であ
ってもよく、布帛の構成は当技術分野で教示される多様
なものから選ぶことができる。あるいは布帛はよこ糸の
代わりにたて糸を、またたて糸の代わりによこ糸を用い
て製造することができ、従ってたて糸を構成する中空繊
維がよこ糸フィラメントにより保持されてもよい。従っ
て以下において、″たて糸″および″よこ糸″という語
は互換性をもって用いられ、布帛様のウェブを得るため
に互いに交差して配置されるフィラメントまたは繊維の
２群を表すにすぎない。よこ糸は受容しうる耐溶剤性お
よび機械的耐久性を示すいかなる材料からも加工するこ
とができる；好ましくはそれらは中空繊維の製造に用い
られたものと同じ樹脂から製造される。中空繊維を含む
適切な布帛様のアレイ、ならびにそれらの構成、構造お
よび性能は、たとえば下記の米国特許明細書に教示され
ており、それらの全体を本明細書に参考として引用す
る：コール、米国特許第３，５５７，９６２号；バレ
ル、米国特許第４，４６０，６４１号；アカス、米国特
許第４，９１１，８４６号；およびバウルマイスター、
米国特許第４，９４０，６１７号明細書。下記も参照さ
れたい：欧州特許出願第０，０９３，６７７号明細書、
１９８３年１１月９日公開；および東ドイツ特許出願第
２３３，９４６号明細書、１９８６年３月１９日公開。
【００１７】好ましい形態によれば、棒状のコアがカー
トリッジの縦軸に配置される（所望によりこのコアは一
時的に軸に配置され、繊維束加工後に取り除かれてもよ
い）。カートリッジに構造的支持を与えるためにのみ中
実棒を用いることもできるが、中空のコアマンドレルが
好ましい。コアマンドレルは一般に縦軸、および円筒形
外表、軸方向の中ぐり（ｂｏｒｅ）、ならびに表面に沿
って中ぐりと連絡する穿孔を備えている。一般的なマン
ドレルは、円筒形の内表および外表を備えている；ただ
し他の表面を備えたマンドレル、たとえば多角形の幾何
学的断面（５角形、６角形など）をもつマンドレル、お
よびマンドレル内に設置または一体形成された内部軸方
向流れ仕切りまたはコアプラグが中ぐりに収容されたマ
ンドレルを用いることも、本発明の範囲に含まれる。こ
れに関して本明細書で用いる″円筒形″という語は、円
筒形のマンドレルまたはコア（またはそれ自身）にらせ
ん巻きされたのちの中空繊維膜布帛の全般的形状を意味
する。たとえば角形断面をもつマンドレルを用いる場合
（この使用は本発明の意図する範囲内にある）、得られ
るらせん巻き繊維束は、最初はそれ自身、断面が角の丸
い角形に見える傾向を示すであろう（らせん巻きを続け
ると、その繊維束は次第に円筒形断面に近づく傾向を示
すであろう）。マンドレル表面に沿った、中ぐりと連絡
する穿孔の目的は、マンドレルの縦軸に沿った、繊維束
とマンドレル中ぐりとの間の流体流れを促進することで
ある。マンドレルの穿孔は多様な形状、たとえば丸い孔
および長いスリットの形をとることができる。マンドレ
ル中ぐりからの、その長手に沿った流体の流入量および
流出量を制御することが望ましい本発明の各種形態の場
合、中ぐりの長手に沿ったマンドレル穿孔をそれに従っ
たサイズおよび形状にすることができる。流量および流
路（たとえば並流または向流）を制御するために、穿孔
をマンドレル長手の選ばれた部分に限定することもでき
る。マンドレルの全長も個々の要求に合わせて調整する
ことができる。マンドレルは受容しうる耐溶剤性および
機械的耐久性を示す材料から加工すべきである。好まし
くは、マンドレルは熱可塑性樹脂から製造される。より
好ましくは、マンドレルは中空繊維膜布帛のポッティン
グのための耐溶剤性の熱可塑性樹脂として選ばれたもの
と同じ熱可塑性樹脂から製造される。極めて好ましく
は、マンドレルはポリオレフィン樹脂から製造される。
耐溶剤性金属を用いることもできる。適切なマンドレル
は下記の米国特許明細書に示されており、それらの全体
を本明細書に参考として引用する：クズモト、米国特許
第４，４３０，２１９号；およびカスキー、米国特許第
４，９６１，７６０号明細書。
トリッジの縦軸に配置される（所望によりこのコアは一
時的に軸に配置され、繊維束加工後に取り除かれてもよ
い）。カートリッジに構造的支持を与えるためにのみ中
実棒を用いることもできるが、中空のコアマンドレルが
好ましい。コアマンドレルは一般に縦軸、および円筒形
外表、軸方向の中ぐり（ｂｏｒｅ）、ならびに表面に沿
って中ぐりと連絡する穿孔を備えている。一般的なマン
ドレルは、円筒形の内表および外表を備えている；ただ
し他の表面を備えたマンドレル、たとえば多角形の幾何
学的断面（５角形、６角形など）をもつマンドレル、お
よびマンドレル内に設置または一体形成された内部軸方
向流れ仕切りまたはコアプラグが中ぐりに収容されたマ
ンドレルを用いることも、本発明の範囲に含まれる。こ
れに関して本明細書で用いる″円筒形″という語は、円
筒形のマンドレルまたはコア（またはそれ自身）にらせ
ん巻きされたのちの中空繊維膜布帛の全般的形状を意味
する。たとえば角形断面をもつマンドレルを用いる場合
（この使用は本発明の意図する範囲内にある）、得られ
るらせん巻き繊維束は、最初はそれ自身、断面が角の丸
い角形に見える傾向を示すであろう（らせん巻きを続け
ると、その繊維束は次第に円筒形断面に近づく傾向を示
すであろう）。マンドレル表面に沿った、中ぐりと連絡
する穿孔の目的は、マンドレルの縦軸に沿った、繊維束
とマンドレル中ぐりとの間の流体流れを促進することで
ある。マンドレルの穿孔は多様な形状、たとえば丸い孔
および長いスリットの形をとることができる。マンドレ
ル中ぐりからの、その長手に沿った流体の流入量および
流出量を制御することが望ましい本発明の各種形態の場
合、中ぐりの長手に沿ったマンドレル穿孔をそれに従っ
たサイズおよび形状にすることができる。流量および流
路（たとえば並流または向流）を制御するために、穿孔
をマンドレル長手の選ばれた部分に限定することもでき
る。マンドレルの全長も個々の要求に合わせて調整する
ことができる。マンドレルは受容しうる耐溶剤性および
機械的耐久性を示す材料から加工すべきである。好まし
くは、マンドレルは熱可塑性樹脂から製造される。より
好ましくは、マンドレルは中空繊維膜布帛のポッティン
グのための耐溶剤性の熱可塑性樹脂として選ばれたもの
と同じ熱可塑性樹脂から製造される。極めて好ましく
は、マンドレルはポリオレフィン樹脂から製造される。
耐溶剤性金属を用いることもできる。適切なマンドレル
は下記の米国特許明細書に示されており、それらの全体
を本明細書に参考として引用する：クズモト、米国特許
第４，４３０，２１９号；およびカスキー、米国特許第
４，９６１，７６０号明細書。
【００１８】下記に述べる処理工程は常法により実施さ
れ、従って簡単に述べるにすぎない。それらに関するこ
れ以上の情報は、たとえば下記の米国特許明細書に示さ
れており、それらの全体を本明細書に参考として引用す
る：カスキー、米国特許第４，９６１，７６０号；およ
びビスコン、米国特許第５，０２６，４７９号明細書。
れ、従って簡単に述べるにすぎない。それらに関するこ
れ以上の情報は、たとえば下記の米国特許明細書に示さ
れており、それらの全体を本明細書に参考として引用す
る：カスキー、米国特許第４，９６１，７６０号；およ
びビスコン、米国特許第５，０２６，４７９号明細書。
【００１９】布帛様のアレイをマンドレル表面（または
マンドレルを用いない場合はそれ自身）に巻き付けて、
マンドレル中ぐりと連絡する２端を備えたらせん巻き円
筒形繊維束を形成する。選ばれた布帛が中実たて糸フィ
ラメントにより相互に保持された中空繊維よこ糸からな
ると仮定すると、布帛の１端を好ましくは中空繊維がマ
ンドレル軸に対して実質的に平行であるように配置し、
布帛末端をマンドレルに取り付け（たとえばクランピン
グまたは接着剤により）、そしてこのアセンブリーを円
筒形に巻き取る。あるいはよこ糸およびたて糸の両方が
中空繊維である布帛を用いる場合、ある種の用途におい
てはたて糸をマンドレルの穿孔と連絡させ、マンドレル
中ぐりと外殻側部領域との直接連絡を排除してもよい。
中空繊維を含む布帛様アレイを、中空繊維が軸に対して
らせん状の通路に沿って進行するようにそれらの両端を
コアの対向する末端に位置させた状態で、コア表面にら
せん状に巻き取ることができるのは、当技術分野で周知
である。本発明はこのようなアレイを用いて容易に実施
することができる；中空繊維が互いに平行であることも
必ずしも必要ではない。
マンドレルを用いない場合はそれ自身）に巻き付けて、
マンドレル中ぐりと連絡する２端を備えたらせん巻き円
筒形繊維束を形成する。選ばれた布帛が中実たて糸フィ
ラメントにより相互に保持された中空繊維よこ糸からな
ると仮定すると、布帛の１端を好ましくは中空繊維がマ
ンドレル軸に対して実質的に平行であるように配置し、
布帛末端をマンドレルに取り付け（たとえばクランピン
グまたは接着剤により）、そしてこのアセンブリーを円
筒形に巻き取る。あるいはよこ糸およびたて糸の両方が
中空繊維である布帛を用いる場合、ある種の用途におい
てはたて糸をマンドレルの穿孔と連絡させ、マンドレル
中ぐりと外殻側部領域との直接連絡を排除してもよい。
中空繊維を含む布帛様アレイを、中空繊維が軸に対して
らせん状の通路に沿って進行するようにそれらの両端を
コアの対向する末端に位置させた状態で、コア表面にら
せん状に巻き取ることができるのは、当技術分野で周知
である。本発明はこのようなアレイを用いて容易に実施
することができる；中空繊維が互いに平行であることも
必ずしも必要ではない。
【００２０】次いでさらに通常の技術について述べる
と、繊維束の両端をそれぞれシールしてモノリシックチ
ューブシートとなす作用をする樹脂系ポッティング材料
中に繊維束の両端をポッティングする。ポッティングを
行ってチューブシートを形成するための各種材料および
数種の常法は、たとえばカスキー、米国特許第４，９６
１，７６０号明細書に示されるように当技術分野で周知
であり、その全体を本明細書に参考として引用する。ポ
ッティング処理が完了した時点で、繊維束の実質部分
（２チューブシート間）には樹脂系ポッティング材料は
含まれず、次いでポッティングされた繊維束の１端また
は両端をトリミングして、トリミングされた末端の中空
繊維それぞれの内腔末端を露出させる。
と、繊維束の両端をそれぞれシールしてモノリシックチ
ューブシートとなす作用をする樹脂系ポッティング材料
中に繊維束の両端をポッティングする。ポッティングを
行ってチューブシートを形成するための各種材料および
数種の常法は、たとえばカスキー、米国特許第４，９６
１，７６０号明細書に示されるように当技術分野で周知
であり、その全体を本明細書に参考として引用する。ポ
ッティング処理が完了した時点で、繊維束の実質部分
（２チューブシート間）には樹脂系ポッティング材料は
含まれず、次いでポッティングされた繊維束の１端また
は両端をトリミングして、トリミングされた末端の中空
繊維それぞれの内腔末端を露出させる。
【００２１】最後にポッティングされた繊維束を適切な
ハウジングに収容して、モジュールを構成する。一般に
ハウジングは２個の解放末端および円筒形内部を備え、
かつ繊維膜束を収容するのに適した形状をもつべきであ
る。繊維束をハウジング内に設置したのち、内腔が露出
した繊維束末端に隣接するチューブシートをハウジング
の円筒内側にシールして、膜を通らない外殻と内腔側面
との間の流体の流れを確実に阻止する。この時点でカー
トリッジは膜を通して相互に連絡する２領域に分割され
ており、これには（１）チューブシート間にある部分の
繊維束に対して外側にあり、かつハウジング内にある外
殻側部空間、および（２）中空繊維の内腔および露出し
た繊維束末端を含む空間が含まれる。次いでハウジング
の開放末端２カ所をそれぞれシールするのに適した形状
の末端キャップ手段を付与する。これらの末端キャップ
は、ハウジング内部および繊維束末端と一緒に２個のチ
ャンバーを定め、これらのうち一方または両方が膜の内
腔と連絡する。流体の導入および回収を容易にするため
に、適切な口がハウジングに設けられる。マンドレルが
存在しない形態においては、外殻側部空間と連絡し、そ
こからの流体の注入および取り出しを行うことができる
ように調整された少なくとも１個の口をハウジングが備
えていなければならない。マンドレルを含む形態におい
ては、この種の口は任意である。本発明のすべての形態
においてハウジングは、そこからの流体の注入および取
り出しを行うことができるように調整された、内腔側部
と連絡する少なくとも１個の口をハウジングが備えてい
なければならない。所望により複数の口を備えていても
よい。これらの点については先行技術において考察され
ており、これにはたとえばカスキー、米国特許第４，９
６１，７６０号明細書が含まれ、その全体を本明細書に
参考として引用する。
ハウジングに収容して、モジュールを構成する。一般に
ハウジングは２個の解放末端および円筒形内部を備え、
かつ繊維膜束を収容するのに適した形状をもつべきであ
る。繊維束をハウジング内に設置したのち、内腔が露出
した繊維束末端に隣接するチューブシートをハウジング
の円筒内側にシールして、膜を通らない外殻と内腔側面
との間の流体の流れを確実に阻止する。この時点でカー
トリッジは膜を通して相互に連絡する２領域に分割され
ており、これには（１）チューブシート間にある部分の
繊維束に対して外側にあり、かつハウジング内にある外
殻側部空間、および（２）中空繊維の内腔および露出し
た繊維束末端を含む空間が含まれる。次いでハウジング
の開放末端２カ所をそれぞれシールするのに適した形状
の末端キャップ手段を付与する。これらの末端キャップ
は、ハウジング内部および繊維束末端と一緒に２個のチ
ャンバーを定め、これらのうち一方または両方が膜の内
腔と連絡する。流体の導入および回収を容易にするため
に、適切な口がハウジングに設けられる。マンドレルが
存在しない形態においては、外殻側部空間と連絡し、そ
こからの流体の注入および取り出しを行うことができる
ように調整された少なくとも１個の口をハウジングが備
えていなければならない。マンドレルを含む形態におい
ては、この種の口は任意である。本発明のすべての形態
においてハウジングは、そこからの流体の注入および取
り出しを行うことができるように調整された、内腔側部
と連絡する少なくとも１個の口をハウジングが備えてい
なければならない。所望により複数の口を備えていても
よい。これらの点については先行技術において考察され
ており、これにはたとえばカスキー、米国特許第４，９
６１，７６０号明細書が含まれ、その全体を本明細書に
参考として引用する。
【００２２】本発明によれば、チューブシートは高強
度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂から加工されなければなら
ず、かつその樹脂を高められた温度で押出して、ポッテ
ィングされるべき中空繊維膜布帛の表面へ向けられたポ
ッティング材料の溶融バンドを形成しなければならな
い。本発明により用いられる熱可塑性樹脂は下記の特性
を示さなければならない。
度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂から加工されなければなら
ず、かつその樹脂を高められた温度で押出して、ポッテ
ィングされるべき中空繊維膜布帛の表面へ向けられたポ
ッティング材料の溶融バンドを形成しなければならな
い。本発明により用いられる熱可塑性樹脂は下記の特性
を示さなければならない。
【００２３】メルトフローインデックス．これは使用す
る熱可塑性樹脂を選ぶ際の最も重要な１つの因子であ
る。熱可塑性樹脂は、ポッティング処理に際して樹脂が
流れるのに十分なほど高く、かつそれは（１）それが沈
積した場所に留まり（″走行″しない）、および（２）
凝固した際に脆くならないのに十分なほど低いメルトフ
ローインデックス（ＭＩ）をもつべきである。ＭＩはお
おまかには約０．０１−約１５０ｇ／１０分、好ましく
は約０．１−約５０ｇ／１０分、より好ましくは約１−
約４０ｇ／１０分、極めて好ましくは約５−約２０ｇ／
１０分であるべきである（ＡＳＴＭ法Ｄ１２３８−８
５；２１６０ｇ／１０分；本出願においてメルトフロー
インデックス値はすべてこの方法および条件で試験さ
れ、表示される；メルトフローインデックスは一般にＡ
ＳＴＭ法Ｄ１２３８−８５に従って、またはそこに明記
されていない場合は試料の融点より約５０−７０℃高い
温度で測定されるはずである）。樹脂の粘度は、通常の
重力−および遠心−ポッティング法には著しく関連する
ということを指摘した。樹脂が中空繊維間を適切に流れ
うることが重要だからである。しかし本発明方法を実施
する際には、本発明に用いる樹脂は高粘度であるため、
メルトフローインデックスの方がより適切な樹脂流動性
の尺度である。この点につき説明するために、一例とし
てポリエチレンにつき考察する。ポリエチレンに関し
て、１５０のメルトフローインデックスはほぼ５，００
０，０００ポイズの粘度（１９０℃で；１ポイズ＝１０
０センチポイズ）に相当する。これに対しポリエチレン
に関して．０１のメルトフローインデックスは、理論的
にはほぼ約８０，０００，０００，０００ポイズの粘度
（１９０℃でに相当し、容易には測定できない−このた
めこのような粘度は通常はメルトフローインデックス測
定値を粘度に換算することにより算出される（ポリエチ
レンに関して５−２０のメルトフローインデックス範囲
は、同様に理論的にほぼ約２００，０００，０００ポイ
ズの粘度（１９０℃で）に相当する）。粘度データから
対応するメルトフローインデックスへの換算は、当業者
に周知のように、理論的計算により行われる。本明細書
に報告したポリエチレンに関する推定粘度値は、メルト
フローインデックス測定値から、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ，バード（Ｒ．Ｂｉｒｄ）ら（ワイ
リー・アンド・サンズ，ニューヨーク）の４６頁の方程
式２．３−１９と、ＡＳＴＭ法Ｄ１２３８−８５，ｐ．
５５５−５６５の第２図との組み合わせにより算出され
た。同様に樹脂の破断点伸び（伸長前の長さに対する％
として表示される）ならびに引張り−および曲げ−弾性
率（普通はメガパスカル、すなわち″ＭＰａ″で表示さ
れる）は共にメルトフローインデックスの増大に伴って
低下する。高い破断点伸びおよび弾性率が共に望ましい
ので、比較的低いメルトフローインデックスを有する樹
脂が好ましい。
る熱可塑性樹脂を選ぶ際の最も重要な１つの因子であ
る。熱可塑性樹脂は、ポッティング処理に際して樹脂が
流れるのに十分なほど高く、かつそれは（１）それが沈
積した場所に留まり（″走行″しない）、および（２）
凝固した際に脆くならないのに十分なほど低いメルトフ
ローインデックス（ＭＩ）をもつべきである。ＭＩはお
おまかには約０．０１−約１５０ｇ／１０分、好ましく
は約０．１−約５０ｇ／１０分、より好ましくは約１−
約４０ｇ／１０分、極めて好ましくは約５−約２０ｇ／
１０分であるべきである（ＡＳＴＭ法Ｄ１２３８−８
５；２１６０ｇ／１０分；本出願においてメルトフロー
インデックス値はすべてこの方法および条件で試験さ
れ、表示される；メルトフローインデックスは一般にＡ
ＳＴＭ法Ｄ１２３８−８５に従って、またはそこに明記
されていない場合は試料の融点より約５０−７０℃高い
温度で測定されるはずである）。樹脂の粘度は、通常の
重力−および遠心−ポッティング法には著しく関連する
ということを指摘した。樹脂が中空繊維間を適切に流れ
うることが重要だからである。しかし本発明方法を実施
する際には、本発明に用いる樹脂は高粘度であるため、
メルトフローインデックスの方がより適切な樹脂流動性
の尺度である。この点につき説明するために、一例とし
てポリエチレンにつき考察する。ポリエチレンに関し
て、１５０のメルトフローインデックスはほぼ５，００
０，０００ポイズの粘度（１９０℃で；１ポイズ＝１０
０センチポイズ）に相当する。これに対しポリエチレン
に関して．０１のメルトフローインデックスは、理論的
にはほぼ約８０，０００，０００，０００ポイズの粘度
（１９０℃でに相当し、容易には測定できない−このた
めこのような粘度は通常はメルトフローインデックス測
定値を粘度に換算することにより算出される（ポリエチ
レンに関して５−２０のメルトフローインデックス範囲
は、同様に理論的にほぼ約２００，０００，０００ポイ
ズの粘度（１９０℃で）に相当する）。粘度データから
対応するメルトフローインデックスへの換算は、当業者
に周知のように、理論的計算により行われる。本明細書
に報告したポリエチレンに関する推定粘度値は、メルト
フローインデックス測定値から、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ，バード（Ｒ．Ｂｉｒｄ）ら（ワイ
リー・アンド・サンズ，ニューヨーク）の４６頁の方程
式２．３−１９と、ＡＳＴＭ法Ｄ１２３８−８５，ｐ．
５５５−５６５の第２図との組み合わせにより算出され
た。同様に樹脂の破断点伸び（伸長前の長さに対する％
として表示される）ならびに引張り−および曲げ−弾性
率（普通はメガパスカル、すなわち″ＭＰａ″で表示さ
れる）は共にメルトフローインデックスの増大に伴って
低下する。高い破断点伸びおよび弾性率が共に望ましい
ので、比較的低いメルトフローインデックスを有する樹
脂が好ましい。
【００２４】融点．熱可塑性ポリマーは″結晶質″また
は非晶質のいずれであってもよい。一般に完全に″結晶
質″である熱可塑性ポリマーはない：常に非晶質成分が
含まれる（これの例外は単結晶ポリマーであるが、それ
は高い費用をかけて小規模に製造された珍しい実験室的
物質である）。これに対し、非晶質ポリマーは完全に非
晶質となりうる。いずれの表示（結晶質または非晶質）
がそのポリマー試料に与えられるかは、単に試料の挙動
に対して結晶質および非晶質成分が及ぼす相対的影響に
基づく判断である。これを説明する理由は、熱可塑性樹
脂に結晶質部分があるとすれば真の融点（Ｔm）をもつ
のはその部分だからである。結晶質材料の非晶質部分お
よび非晶質材料は溶融するよりむしろ次第に軟化するで
あろう。従って非晶質部分は融点をもたない。本発明に
用いるのに適した熱可塑性樹脂の選択を可能にするため
には、客観的な試験法を確立する必要がある。結晶質成
分の融点は、常法により示差走査熱量計を用いて測定す
ることができる。非晶質ポリマーの軟化現象の一般的な
表示はガラス転移温度（Ｔg）であり、これは非晶質材
料がガラス質状態とゴム質状態との間で変化する温度で
ある。ガラス転移温度も常法により示差走査熱量計を用
いて測定することができる。有意割合の結晶質成分およ
び非晶質成分を含む材料の場合（すなわち″結晶質″ポ
リマー）、ＴgおよびＴmの双方を測定することができ
る。ＴmはＴgより高く、その押出しを可能にするのに十
分なほど流動性となる際にそのポリマー試料の全体的挙
動を支配する傾向をもつであろう。真に非晶質であるポ
リマーの場合、Ｔmはなく、Ｔgがポリマーの挙動を支配
するであろう。ＴgおよびＴm双方の他の尺度はビカー軟
化温度（Ｔv）であり、これはＡＳＴＭ表示：Ｄ１５２
５−９１″プラスチックのビカー軟化温度の標準試験
法″を用いて測定される（ウェラン（Ｗｈｅｌａｎ）ら
のＴｈｅ Ｄｙｎｉｓｃｏ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ｐｒ
ｏｃｅｓｓｏｒｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，ｐ．３４（１９
８８）も参照されたい）。結晶質ポリマーの場合、Ｔv
はＴmに相当する。非晶質ポリマーの場合、ＴvはＴgに
相当する。上記に従って、個々のポリマーのＴg、Ｔmお
よびＴvが適宜測定され、下記に説明するようにそのポ
リマーを本発明技術の実施に使用しうるか否かに関して
判定がなされる（明記しない場合、″融点″は″結晶
質″ポリマーの場合はＴmを意味し；真に非晶質である
ポリマーの場合はＴgを意味する；″ビカー軟化温度″
は上記のようにＴmおよびＴgと同義語であると考えられ
るであろう；これらの数値は樹脂が少なくとも固体状態
から液体状態に変化し始めるおおまかな温度を示す同等
の尺度であると解すべきである）。一般に本発明に用い
るための熱可塑性樹脂は、選ばれた中空繊維の融点より
少なくとも約１０℃低い温度、より好ましくは選ばれた
中空繊維の融点より少なくとも約２０℃低い温度で溶融
すべきである。結晶質ポリプロピレンは約１６０℃で溶
融する；従って結晶質ポリプロピレン中空繊維を用いる
場合、チューブシートをポッティングするためには約１
３５℃以下で溶融するポリエチレン樹脂が好ましい（Ｈ
ＤＰＥは約１２５−約１３５℃の融点をもち；ＬＬＤＰ
Ｅは約１１５−約１３０℃の融点をもち；そしてＬＤＰ
Ｅは約１０５−約１１５℃の融点をもつ）。
は非晶質のいずれであってもよい。一般に完全に″結晶
質″である熱可塑性ポリマーはない：常に非晶質成分が
含まれる（これの例外は単結晶ポリマーであるが、それ
は高い費用をかけて小規模に製造された珍しい実験室的
物質である）。これに対し、非晶質ポリマーは完全に非
晶質となりうる。いずれの表示（結晶質または非晶質）
がそのポリマー試料に与えられるかは、単に試料の挙動
に対して結晶質および非晶質成分が及ぼす相対的影響に
基づく判断である。これを説明する理由は、熱可塑性樹
脂に結晶質部分があるとすれば真の融点（Ｔm）をもつ
のはその部分だからである。結晶質材料の非晶質部分お
よび非晶質材料は溶融するよりむしろ次第に軟化するで
あろう。従って非晶質部分は融点をもたない。本発明に
用いるのに適した熱可塑性樹脂の選択を可能にするため
には、客観的な試験法を確立する必要がある。結晶質成
分の融点は、常法により示差走査熱量計を用いて測定す
ることができる。非晶質ポリマーの軟化現象の一般的な
表示はガラス転移温度（Ｔg）であり、これは非晶質材
料がガラス質状態とゴム質状態との間で変化する温度で
ある。ガラス転移温度も常法により示差走査熱量計を用
いて測定することができる。有意割合の結晶質成分およ
び非晶質成分を含む材料の場合（すなわち″結晶質″ポ
リマー）、ＴgおよびＴmの双方を測定することができ
る。ＴmはＴgより高く、その押出しを可能にするのに十
分なほど流動性となる際にそのポリマー試料の全体的挙
動を支配する傾向をもつであろう。真に非晶質であるポ
リマーの場合、Ｔmはなく、Ｔgがポリマーの挙動を支配
するであろう。ＴgおよびＴm双方の他の尺度はビカー軟
化温度（Ｔv）であり、これはＡＳＴＭ表示：Ｄ１５２
５−９１″プラスチックのビカー軟化温度の標準試験
法″を用いて測定される（ウェラン（Ｗｈｅｌａｎ）ら
のＴｈｅ Ｄｙｎｉｓｃｏ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ｐｒ
ｏｃｅｓｓｏｒｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，ｐ．３４（１９
８８）も参照されたい）。結晶質ポリマーの場合、Ｔv
はＴmに相当する。非晶質ポリマーの場合、ＴvはＴgに
相当する。上記に従って、個々のポリマーのＴg、Ｔmお
よびＴvが適宜測定され、下記に説明するようにそのポ
リマーを本発明技術の実施に使用しうるか否かに関して
判定がなされる（明記しない場合、″融点″は″結晶
質″ポリマーの場合はＴmを意味し；真に非晶質である
ポリマーの場合はＴgを意味する；″ビカー軟化温度″
は上記のようにＴmおよびＴgと同義語であると考えられ
るであろう；これらの数値は樹脂が少なくとも固体状態
から液体状態に変化し始めるおおまかな温度を示す同等
の尺度であると解すべきである）。一般に本発明に用い
るための熱可塑性樹脂は、選ばれた中空繊維の融点より
少なくとも約１０℃低い温度、より好ましくは選ばれた
中空繊維の融点より少なくとも約２０℃低い温度で溶融
すべきである。結晶質ポリプロピレンは約１６０℃で溶
融する；従って結晶質ポリプロピレン中空繊維を用いる
場合、チューブシートをポッティングするためには約１
３５℃以下で溶融するポリエチレン樹脂が好ましい（Ｈ
ＤＰＥは約１２５−約１３５℃の融点をもち；ＬＬＤＰ
Ｅは約１１５−約１３０℃の融点をもち；そしてＬＤＰ
Ｅは約１０５−約１１５℃の融点をもつ）。
【００２５】上記の要件が与えられた場合、（１）他の
点では目的とする個々の最終用途における溶剤環境に対
して抵抗性であり、かつ（２）選ばれた中空繊維の表面
をぬらすのに適した性能をもつ（ボイドを含まないチュ
ーブシートが得られる）熱可塑性樹脂は、いずれもポッ
ティング樹脂として使用しうる。限定ではない一例とし
て、ポッティング樹脂は下記のホモポリマー、コポリマ
ー、混合物およびブレンドから選ぶことができる：ポリ
オレフィン、ポリカーボネート、セルロース系材料、ポ
リスルホン、ポリアミド（ナイロンを含む）、ポリエス
テル、フッ素系プラスチック（ポリテトラフルオロエチ
レンを含む）、ポリアクリレートおよびポリスチレン
（ブレンドは成分が分子レベルで混合した特殊な型の混
合物である；混合物はより均質性が低く、２相以上を含
む場合がある）。
点では目的とする個々の最終用途における溶剤環境に対
して抵抗性であり、かつ（２）選ばれた中空繊維の表面
をぬらすのに適した性能をもつ（ボイドを含まないチュ
ーブシートが得られる）熱可塑性樹脂は、いずれもポッ
ティング樹脂として使用しうる。限定ではない一例とし
て、ポッティング樹脂は下記のホモポリマー、コポリマ
ー、混合物およびブレンドから選ぶことができる：ポリ
オレフィン、ポリカーボネート、セルロース系材料、ポ
リスルホン、ポリアミド（ナイロンを含む）、ポリエス
テル、フッ素系プラスチック（ポリテトラフルオロエチ
レンを含む）、ポリアクリレートおよびポリスチレン
（ブレンドは成分が分子レベルで混合した特殊な型の混
合物である；混合物はより均質性が低く、２相以上を含
む場合がある）。
【００２６】好ましい形態によれば、ポッティング樹脂
はポリオレフィンのホモポリマー、コポリマー、ブレン
ドまたは混合物である。たとえば樹脂がポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ−１−ブテン、ポリペンテン、ポ
リヘキセン、ポリメチルヘキセン、ポリヘプテン、ポリ
メチルペンテン、または架橋性ポリエチレン（後者の場
合に樹脂は、架橋反応を触媒するのに適し、その結果耐
溶剤性および機械的特性が向上する温度で付与され
る）。他のオレフィンポリマー、たとえば１種または２
種以上のオレフィンおよび非オレフィンのブロックおよ
びランダムコポリマー、ならびにこれらのポリマーのブ
レンドおよび混合物も使用しうる。これら他のオレフィ
ンポリマーを用いる場合、樹脂全体の本質的性質はポリ
オレフィンのものであることが好ましい−すなわちポリ
オレフィンがポッティング樹脂全体の好ましくは少なく
とも約５０％、より好ましくは少なくとも約６０％、さ
らに好ましくは実質的に１００％（重量）を構成する。
前記のように、１００％オレフィンポリマーが極めて好
ましい。
はポリオレフィンのホモポリマー、コポリマー、ブレン
ドまたは混合物である。たとえば樹脂がポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ−１−ブテン、ポリペンテン、ポ
リヘキセン、ポリメチルヘキセン、ポリヘプテン、ポリ
メチルペンテン、または架橋性ポリエチレン（後者の場
合に樹脂は、架橋反応を触媒するのに適し、その結果耐
溶剤性および機械的特性が向上する温度で付与され
る）。他のオレフィンポリマー、たとえば１種または２
種以上のオレフィンおよび非オレフィンのブロックおよ
びランダムコポリマー、ならびにこれらのポリマーのブ
レンドおよび混合物も使用しうる。これら他のオレフィ
ンポリマーを用いる場合、樹脂全体の本質的性質はポリ
オレフィンのものであることが好ましい−すなわちポリ
オレフィンがポッティング樹脂全体の好ましくは少なく
とも約５０％、より好ましくは少なくとも約６０％、さ
らに好ましくは実質的に１００％（重量）を構成する。
前記のように、１００％オレフィンポリマーが極めて好
ましい。
【００２７】結晶化度．ポリオレフィン系ポッティング
樹脂を用いる場合、樹脂は好ましくは少なくとも約３０
％の結晶化度を示す（結晶化度は常法により示差走査熱
量測定法″ＤＳＣ″により測定される）。ポリオレフィ
ンの耐溶剤性はそれらの結晶化度に正比例する。従って
結晶化度の高いポリオレフィンポリマーが極めて好まし
い。ポリエチレンは本来結晶質であり、結晶化度はエチ
レンとよりエチレン性不飽和度の高い炭化水素との共重
合により制御しうる。ポリプロピレンは、用いる重合触
媒および方法に応じて″結晶質″（すなわち重量分率で
約６０％が結晶質、約４０％が非晶質）または非晶質
（重量分率で最高１００％が非晶質）である。ポリプロ
ピレンの場合、結晶質ポリマーは普通は受容しうる；完
全に非晶質のポリプロピレンはこれより好ましくない。
しかしその非極性のため、完全に非晶質のポリプロピレ
ンですら、特に極性溶剤の環境ではポリウレタンまたは
エポキシ系接着剤より大きな耐溶剤性を示すであろう。
ポリエチレンの場合、考慮すべき主要な結晶質ポリマー
が４種類ある：高密度ポリエチレン（″ＨＤＰＥ″、約
６０−約８０％が結晶質）；線状低密度ポリエチレ
ン（″ＬＬＤＰＥ″、約４０−約６０％が結晶質）；低
密度ポリエチレン（″ＬＤＰＥ″、約３０％が結晶
質）；超低密度ポリエチレン（″ＶＬＤＰＥ″、約３０
−約４０％未満が結晶質）。すべて受容しうるが、ＨＤ
ＰＥが好ましい。ポッティングされた膜が極性溶剤に暴
露される場合は、ＶＬＤＰＥですらその非極性のため有
利である。これらのポリエチレンポリマーの結晶化度は
ポリマーの密度（連鎖分枝の程度）ｇ／ｌに比例する。
たとえばＨＤＰＥは約０．９４１−約０．９６５ｇ／ｍ
ｌの密度を有し；ＬＬＤＰＥは約０．９１６−約０．９
４０ｇ／ｍｌの密度を有し；ＬＤＰＥは約０．９１０−
約０．９２５ｇ／ｍｌの密度を有し；ＶＬＤＰＥは約
０．８８０−約０．９１０ｇ／ｍｌの密度を有する。純
粋な非晶質ポリマーは一般に好ましくないが、それらを
部分結晶質ポリマーとブレンドまたは混合すれば使用し
うる；好ましくは、ブレンドまたは混合物全体の結晶化
度（重量分率）は少なくとも約３０％である。他のオレ
フィンポリマー、たとえば１種または２種以上のオレフ
ィンのブロックおよびランダムコポリマーも用いること
ができ、この場合も好ましくは結晶化度は３０％以上に
保持される。
樹脂を用いる場合、樹脂は好ましくは少なくとも約３０
％の結晶化度を示す（結晶化度は常法により示差走査熱
量測定法″ＤＳＣ″により測定される）。ポリオレフィ
ンの耐溶剤性はそれらの結晶化度に正比例する。従って
結晶化度の高いポリオレフィンポリマーが極めて好まし
い。ポリエチレンは本来結晶質であり、結晶化度はエチ
レンとよりエチレン性不飽和度の高い炭化水素との共重
合により制御しうる。ポリプロピレンは、用いる重合触
媒および方法に応じて″結晶質″（すなわち重量分率で
約６０％が結晶質、約４０％が非晶質）または非晶質
（重量分率で最高１００％が非晶質）である。ポリプロ
ピレンの場合、結晶質ポリマーは普通は受容しうる；完
全に非晶質のポリプロピレンはこれより好ましくない。
しかしその非極性のため、完全に非晶質のポリプロピレ
ンですら、特に極性溶剤の環境ではポリウレタンまたは
エポキシ系接着剤より大きな耐溶剤性を示すであろう。
ポリエチレンの場合、考慮すべき主要な結晶質ポリマー
が４種類ある：高密度ポリエチレン（″ＨＤＰＥ″、約
６０−約８０％が結晶質）；線状低密度ポリエチレ
ン（″ＬＬＤＰＥ″、約４０−約６０％が結晶質）；低
密度ポリエチレン（″ＬＤＰＥ″、約３０％が結晶
質）；超低密度ポリエチレン（″ＶＬＤＰＥ″、約３０
−約４０％未満が結晶質）。すべて受容しうるが、ＨＤ
ＰＥが好ましい。ポッティングされた膜が極性溶剤に暴
露される場合は、ＶＬＤＰＥですらその非極性のため有
利である。これらのポリエチレンポリマーの結晶化度は
ポリマーの密度（連鎖分枝の程度）ｇ／ｌに比例する。
たとえばＨＤＰＥは約０．９４１−約０．９６５ｇ／ｍ
ｌの密度を有し；ＬＬＤＰＥは約０．９１６−約０．９
４０ｇ／ｍｌの密度を有し；ＬＤＰＥは約０．９１０−
約０．９２５ｇ／ｍｌの密度を有し；ＶＬＤＰＥは約
０．８８０−約０．９１０ｇ／ｍｌの密度を有する。純
粋な非晶質ポリマーは一般に好ましくないが、それらを
部分結晶質ポリマーとブレンドまたは混合すれば使用し
うる；好ましくは、ブレンドまたは混合物全体の結晶化
度（重量分率）は少なくとも約３０％である。他のオレ
フィンポリマー、たとえば１種または２種以上のオレフ
ィンのブロックおよびランダムコポリマーも用いること
ができ、この場合も好ましくは結晶化度は３０％以上に
保持される。
【００２８】平均分子量．一般に受容されている平均分
子量の２種の表現法は″重量平均分子量″および″数平
均分子量″である。本発明者らは前者の採用を選ぶ。重
量平均分子量（ｇ／ｍｏｌｅで表される）はポリマー試
料の分子成分それぞれにつき成分の分子量（ｇ）を計算
し、その分子量に試料中のその成分の質量を掛け；次い
で各成分につきそれらの計算値の和を求め；最後にその
和を試料の全質量で割ることにより測定される。経験的
に重量平均分子量は試料ポリマーの成分を互いに分離
し、それぞれの質量を求め、そして上記の計算を行うこ
とにより測定される。分離は（１）ゲル透過クロマトグ
ラフィー（これは成分のサイズ排除により機能する）に
より、または（２）試料を適切な溶剤に溶解し、この溶
液を蒸留し、そして成分を別個に採取することにより行
うことができる。競合する因子、すなわち（１）低分子
量ポリマーについて最適である加工性、および（２）ポ
リマー分子の絡み合いに伴って生じ、高分子量ポリマー
について最適となる機械的特性（耐久性および耐亀裂
性）のバランスをとるべきである。熱可塑性樹脂一般を
考慮すると、メルトフローインデックスに関する前記の
ガイドラインに依存するのがポッティング樹脂として用
いるのに適したポリマーを選択するために適切であろ
う。ポッティング樹脂がポリオレフィンである好ましい
形態によれば、絡み合い（例としてポリエチレンを使
用）は重量平均分子量約１，２５０において開始する。
より詳細には本発明者らは、適切な機械的特性を保証す
るためには少なくとも約１０，０００の重量平均分子量
（ポリエチレン樹脂を用いる場合）が好ましいことを見
出した。おおまかにはポリオレフィン樹脂は約１０，０
００−約５００，０００ｇ／ｍｏｌｅの重量平均分子量
をもち；より好ましくはそれは約２０，０００−約５
０，０００ｇ／ｍｏｌｅの重量平均分子量をもつ。一般
に約１，０００，０００ｇ／ｍｏｌｅ以上の重量平均分
子量をもち（かつ約７０−８０％が結晶質である）超高
分子量ポリエチレンを用いることができるが、それの押
出しには著しく高い圧力を必要とし、このためその使用
は一般により望ましくないものとなる。
子量の２種の表現法は″重量平均分子量″および″数平
均分子量″である。本発明者らは前者の採用を選ぶ。重
量平均分子量（ｇ／ｍｏｌｅで表される）はポリマー試
料の分子成分それぞれにつき成分の分子量（ｇ）を計算
し、その分子量に試料中のその成分の質量を掛け；次い
で各成分につきそれらの計算値の和を求め；最後にその
和を試料の全質量で割ることにより測定される。経験的
に重量平均分子量は試料ポリマーの成分を互いに分離
し、それぞれの質量を求め、そして上記の計算を行うこ
とにより測定される。分離は（１）ゲル透過クロマトグ
ラフィー（これは成分のサイズ排除により機能する）に
より、または（２）試料を適切な溶剤に溶解し、この溶
液を蒸留し、そして成分を別個に採取することにより行
うことができる。競合する因子、すなわち（１）低分子
量ポリマーについて最適である加工性、および（２）ポ
リマー分子の絡み合いに伴って生じ、高分子量ポリマー
について最適となる機械的特性（耐久性および耐亀裂
性）のバランスをとるべきである。熱可塑性樹脂一般を
考慮すると、メルトフローインデックスに関する前記の
ガイドラインに依存するのがポッティング樹脂として用
いるのに適したポリマーを選択するために適切であろ
う。ポッティング樹脂がポリオレフィンである好ましい
形態によれば、絡み合い（例としてポリエチレンを使
用）は重量平均分子量約１，２５０において開始する。
より詳細には本発明者らは、適切な機械的特性を保証す
るためには少なくとも約１０，０００の重量平均分子量
（ポリエチレン樹脂を用いる場合）が好ましいことを見
出した。おおまかにはポリオレフィン樹脂は約１０，０
００−約５００，０００ｇ／ｍｏｌｅの重量平均分子量
をもち；より好ましくはそれは約２０，０００−約５
０，０００ｇ／ｍｏｌｅの重量平均分子量をもつ。一般
に約１，０００，０００ｇ／ｍｏｌｅ以上の重量平均分
子量をもち（かつ約７０−８０％が結晶質である）超高
分子量ポリエチレンを用いることができるが、それの押
出しには著しく高い圧力を必要とし、このためその使用
は一般により望ましくないものとなる。
【００２９】本明細書の残りについては、ポッティング
樹脂として用いるのに好ましい材料としてしばしばポリ
オレフィン樹脂につき詳述するであろう。しかし本発明
は上記に定めた必要な特性を備え、かつ所望により上記
に定めた好ましい特性を備えた熱可塑性樹脂に広く適用
しうる。
樹脂として用いるのに好ましい材料としてしばしばポリ
オレフィン樹脂につき詳述するであろう。しかし本発明
は上記に定めた必要な特性を備え、かつ所望により上記
に定めた好ましい特性を備えた熱可塑性樹脂に広く適用
しうる。
【００３０】本発明の好ましい形態に従って使用するた
めに選ばれた耐溶剤性ポリオレフィン樹脂は、約５０，
０００センチポイズの粘度（メルトフローインデックス
約１５０に相当）を示し、従って重力−または遠心−ポ
ッティング法により中空繊維膜布帛をポッティングする
ためには効果的に使用できない。従って本発明によれ
ば、中空繊維膜布帛が巻き付けられてらせん状に巻き取
られた円筒形の繊維膜束を形成するのと同時に、好まし
い耐溶剤性ポリオレフィン樹脂を中空繊維膜布帛の表面
に付与する。より詳細には、布帛様のアレイをマンドレ
ルの表面に（またはマンドレルを用いない場合はそれ自
体で）巻き付けて、マンドレル中ぐりと連絡する２末端
を備えた、らせん状に巻き取られた円筒形の繊維束を形
成する。中空繊維膜布帛がマンドレルの表面に巻き付け
られるのに伴って、布帛は表面とのニップを形成する。
耐溶剤性ポリオレフィン樹脂は高められた温度で押出さ
れ、チューブシートを作成するのに適した幅および厚さ
の溶融樹脂バンドを与える；溶融バンドは連続的に中空
繊維膜布帛の表面へ向けられる。″押出し″は、樹脂を
加熱されたダイから強制的に駆出させて、選ばれたダイ
に従った形状の溶融した連続樹脂流を与えるプロセスを
意味する。与えられた樹脂を押出す（すなわちそれが押
出機ダイから出る）温度は、好ましくはポリマーの融点
より約５０−７０℃高い。これによって、樹脂は流れる
のに十分なほど移動性となるが、″走行する″（沈積し
た場所に留まらない）ほど流動性にはならないことが保
証されるであろう。しかし中空繊維膜布帛と接触する時
点での溶融樹脂の温度も、選ばれた中空繊維が内腔を変
形または圧潰させるのに十分なほど溶融または軟化し始
める温度より少なくとも約１０℃低くなるように、より
好ましくは選ばれた中空繊維に関する上記の温度より少
なくとも約２０℃低い温度になるように、慎重に選ばな
ければならない。接触する時点での温度は、下記を含め
た各種パラメーターを押出し技術分野の当業者が容易に
理解しうる様式で調整することにより制御しうる：押出
機の種々の加熱帯域、特にダイオリフィスにおける温
度、押出機を通る樹脂の流量、ダイオリフィスと接触地
点との間の引き取り距離（これにより樹脂が冷却す
る）、前進する布帛の速度、溶融樹脂のバンドの厚さ、
ならびに圧縮ローラー（これを用いる場合）により付与
される温度および圧力。布帛がコア（またはマンドレ
ル）に巻き付けられるのに伴って、コアと押出機の移動
の相対速度を調整する必要がある：コアが一定速度（ｒ
ｐｍ）で駆動される場合、その円周は定常的に速度が増
大するであろう。しかし下記の理由から、コア速度を調
整する（下降）のではなく、押出機速度を調整する（上
昇）方が好ましい：（１）押出機速度は容易に調整する
ことができ、また（２）空気中における溶融樹脂の移動
速度を一定に（かつ高く）維持することは、接触時点で
の樹脂の温度を維持するのに役立つであろう。このプロ
セスの結果、軸とのニップに面した、かつニップに隣接
する布帛の巻き取られていない端に始まって布帛末端に
沿って進行する耐溶剤性樹脂の線が繊維束両端に付与さ
れて、繊維束両端に繊維束周囲へ伸びた連続チューブシ
ートが形成される。好ましくは、前進する溶融バンドが
ニップ付近で布帛と接触する。１形態においては、溶融
バンドはニップに面しない側の布帛と接触する；所望に
よりこの形態と組み合わせて、圧縮ローラーがニップ付
近で溶融バンドと接触し、溶融バンドをプレスして布帛
となす。他の形態においては、溶融バンドはニップに面
した側の布帛と接触する：この場合、ニップ自体が溶融
バンドをプレスして布帛となす；所望により付加的な圧
力を付与するために圧縮ローラーを追加してもよい。こ
の圧力は、樹脂が布帛全体にわたって適度に流れ、すべ
てのギャップおよびボイドを排除するのを保証するが、
不適切な量の樹脂が布帛間に残留してそれらをシール
し、モノリシックチューブシートとなすほど高くならな
いように調整されなければならない。必要に応じ圧縮ロ
ーラーを制御された温度に加熱して、耐溶剤性樹脂の流
動性を維持することができる；または熱放散および樹脂
の凝固を助成するためにそれらを冷却することもでき
る。らせん巻きされた円筒形の繊維束を作成するために
耐溶剤性樹脂をそのまま用いる必要はない：押出し後に
樹脂の溶融バンドを凝固させ、次いでいずれか適切な手
段により再加熱して、その目的形状を維持しながらそれ
を溶融状態に戻し、次いで布帛上へ向け、チューブシー
トを作成することができる。
めに選ばれた耐溶剤性ポリオレフィン樹脂は、約５０，
０００センチポイズの粘度（メルトフローインデックス
約１５０に相当）を示し、従って重力−または遠心−ポ
ッティング法により中空繊維膜布帛をポッティングする
ためには効果的に使用できない。従って本発明によれ
ば、中空繊維膜布帛が巻き付けられてらせん状に巻き取
られた円筒形の繊維膜束を形成するのと同時に、好まし
い耐溶剤性ポリオレフィン樹脂を中空繊維膜布帛の表面
に付与する。より詳細には、布帛様のアレイをマンドレ
ルの表面に（またはマンドレルを用いない場合はそれ自
体で）巻き付けて、マンドレル中ぐりと連絡する２末端
を備えた、らせん状に巻き取られた円筒形の繊維束を形
成する。中空繊維膜布帛がマンドレルの表面に巻き付け
られるのに伴って、布帛は表面とのニップを形成する。
耐溶剤性ポリオレフィン樹脂は高められた温度で押出さ
れ、チューブシートを作成するのに適した幅および厚さ
の溶融樹脂バンドを与える；溶融バンドは連続的に中空
繊維膜布帛の表面へ向けられる。″押出し″は、樹脂を
加熱されたダイから強制的に駆出させて、選ばれたダイ
に従った形状の溶融した連続樹脂流を与えるプロセスを
意味する。与えられた樹脂を押出す（すなわちそれが押
出機ダイから出る）温度は、好ましくはポリマーの融点
より約５０−７０℃高い。これによって、樹脂は流れる
のに十分なほど移動性となるが、″走行する″（沈積し
た場所に留まらない）ほど流動性にはならないことが保
証されるであろう。しかし中空繊維膜布帛と接触する時
点での溶融樹脂の温度も、選ばれた中空繊維が内腔を変
形または圧潰させるのに十分なほど溶融または軟化し始
める温度より少なくとも約１０℃低くなるように、より
好ましくは選ばれた中空繊維に関する上記の温度より少
なくとも約２０℃低い温度になるように、慎重に選ばな
ければならない。接触する時点での温度は、下記を含め
た各種パラメーターを押出し技術分野の当業者が容易に
理解しうる様式で調整することにより制御しうる：押出
機の種々の加熱帯域、特にダイオリフィスにおける温
度、押出機を通る樹脂の流量、ダイオリフィスと接触地
点との間の引き取り距離（これにより樹脂が冷却す
る）、前進する布帛の速度、溶融樹脂のバンドの厚さ、
ならびに圧縮ローラー（これを用いる場合）により付与
される温度および圧力。布帛がコア（またはマンドレ
ル）に巻き付けられるのに伴って、コアと押出機の移動
の相対速度を調整する必要がある：コアが一定速度（ｒ
ｐｍ）で駆動される場合、その円周は定常的に速度が増
大するであろう。しかし下記の理由から、コア速度を調
整する（下降）のではなく、押出機速度を調整する（上
昇）方が好ましい：（１）押出機速度は容易に調整する
ことができ、また（２）空気中における溶融樹脂の移動
速度を一定に（かつ高く）維持することは、接触時点で
の樹脂の温度を維持するのに役立つであろう。このプロ
セスの結果、軸とのニップに面した、かつニップに隣接
する布帛の巻き取られていない端に始まって布帛末端に
沿って進行する耐溶剤性樹脂の線が繊維束両端に付与さ
れて、繊維束両端に繊維束周囲へ伸びた連続チューブシ
ートが形成される。好ましくは、前進する溶融バンドが
ニップ付近で布帛と接触する。１形態においては、溶融
バンドはニップに面しない側の布帛と接触する；所望に
よりこの形態と組み合わせて、圧縮ローラーがニップ付
近で溶融バンドと接触し、溶融バンドをプレスして布帛
となす。他の形態においては、溶融バンドはニップに面
した側の布帛と接触する：この場合、ニップ自体が溶融
バンドをプレスして布帛となす；所望により付加的な圧
力を付与するために圧縮ローラーを追加してもよい。こ
の圧力は、樹脂が布帛全体にわたって適度に流れ、すべ
てのギャップおよびボイドを排除するのを保証するが、
不適切な量の樹脂が布帛間に残留してそれらをシール
し、モノリシックチューブシートとなすほど高くならな
いように調整されなければならない。必要に応じ圧縮ロ
ーラーを制御された温度に加熱して、耐溶剤性樹脂の流
動性を維持することができる；または熱放散および樹脂
の凝固を助成するためにそれらを冷却することもでき
る。らせん巻きされた円筒形の繊維束を作成するために
耐溶剤性樹脂をそのまま用いる必要はない：押出し後に
樹脂の溶融バンドを凝固させ、次いでいずれか適切な手
段により再加熱して、その目的形状を維持しながらそれ
を溶融状態に戻し、次いで布帛上へ向け、チューブシー
トを作成することができる。
【００３１】任意の形態においては、目的とする中空繊
維膜布帛がすべてらせん巻きされた円筒形の繊維束に巻
き取られたのち、ただしチューブシートの厚さ（マンド
レルの縦軸から測定した繊維束の半径）はチューブシー
トが円筒形のハウジング内部に直接にシールするのに十
分なものになる前に、樹脂の溶融バンドの付与を停止す
る。次いで適宜樹脂を追加することによりチューブシー
トを延長する。たとえば目的とするチューブシート直径
に達するまで樹脂の供給を続ける。あるいはすべての中
空繊維膜布帛が付与されたのちに適切なサイズの型をポ
ッティングされた繊維束のチューブシートに乗せ、樹脂
を常法により注入することができる。必要に応じてチュ
ーブシートをモジュール設置のために厳密に必要な寸法
にまで機械加工することができる。次いで、単に適量の
耐溶剤性樹脂をチューブシートの周囲に付与することに
より、チューブシートを必要に応じて円筒形ハウジング
内部にシールすることができる。あるいは円筒形ハウジ
ング内部の末端にぴったりはまるように設計された適宜
な寸法のリング状の取り付け部品を加工し（たとえば射
出成形し）、チューブシートの周囲に接着することがで
きる。
維膜布帛がすべてらせん巻きされた円筒形の繊維束に巻
き取られたのち、ただしチューブシートの厚さ（マンド
レルの縦軸から測定した繊維束の半径）はチューブシー
トが円筒形のハウジング内部に直接にシールするのに十
分なものになる前に、樹脂の溶融バンドの付与を停止す
る。次いで適宜樹脂を追加することによりチューブシー
トを延長する。たとえば目的とするチューブシート直径
に達するまで樹脂の供給を続ける。あるいはすべての中
空繊維膜布帛が付与されたのちに適切なサイズの型をポ
ッティングされた繊維束のチューブシートに乗せ、樹脂
を常法により注入することができる。必要に応じてチュ
ーブシートをモジュール設置のために厳密に必要な寸法
にまで機械加工することができる。次いで、単に適量の
耐溶剤性樹脂をチューブシートの周囲に付与することに
より、チューブシートを必要に応じて円筒形ハウジング
内部にシールすることができる。あるいは円筒形ハウジ
ング内部の末端にぴったりはまるように設計された適宜
な寸法のリング状の取り付け部品を加工し（たとえば射
出成形し）、チューブシートの周囲に接着することがで
きる。
【００３２】
【実施例】チューブシートの作成
ポリプロピレン中空繊維膜布帛の試料を、本発明に従っ
て下記の表１に挙げた市販の４種のポリエチレン樹脂そ
れぞれを用いてポッティングし、チューブシートを形成
した。その装置は図１に模式的に示される。ダウレック
ス（ＤＯＷＬＥＸ、登録商標）２０３５およびダウ（Ｄ
ＯＷ）１２３５０Ｎポリエチレン樹脂の場合を除いて、
ポリオレフィン樹脂１０をホッパー２０に装入し、これ
により４インチ（約１０．２ｃｍ）のリボンダイ４０
（オリフィス厚さ０．２ｃｍに調整）を備えたハッケ
（Ｈａｋｋｅ）の１インチ（２．５４ｃｍ）１軸スクリ
ュー押出機３０（長さ／直径２５：１；圧縮比２：１）
へ、樹脂１０が供給された。ダウレックス（登録商標）
２０３５およびダウ１２３５０Ｎポリエチレン樹脂の場
合は、押出機が４インチ（約１０．２ｃｍ）のリボンダ
イ４０（オリフィス厚さ０．２ｃｍに調整）を備えたハ
ッケ（Ｈａｋｋｅ）の１インチ（２．５４ｃｍ）２軸ス
クリュー押出機３０（長さ／直径２５：１；圧縮比２：
１）である点以外は同じ処理を行った。押出し機の電源
はハッケ・レオコード（Ｈａｋｋｅ Ｒｈｅｏｃｏｒ
ｄ）９０ディベロプメント（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）
トルクレオメーター（図示されていない）であり、これ
が押出機スクリュー速度および押出機バレルの帯域１−
５の温度を制御すべく電気的に配線された。レオメータ
ーは、押出しに際して樹脂が順次通過する帯域１−５
（前者はホッパーに隣接し、後者はダイオリフィスの位
置にある）を制御し、これによりダイオリフィスの位置
で目的とする樹脂温度を達成すべく設定された。樹脂１
０は、樹脂１０の溶融液流５０が矢印Ｘの方向に移動す
るのに伴って、１０ｃｍの設定幅および０．２ｃｍに調
整された厚さを有する角形オリフィス（図示されていな
い）を備えたリボンダイ４０を通って押出機３０から排
出された（図中には３本の溶融液流５０を示した）。実
際の試験においては、１個のリボンダイのみを用いて１
本の溶融液流のみを形成し、繊維束の１端をポッティン
グした。しかし説明のために、繊維束の他端をポッティ
ングするための第２リボンダイの追加を示す。これら２
本の間の第３溶融液流５０については後に述べる（リボ
ンダイの厚さは．０５−．２ｃｍに調整可能であっ
た）。樹脂１０の溶融液流５０は引き取り距離にわたっ
て重力により伸長して約１インチ（２．５４ｃｍ）の幅
になり、マンドレル１００と布帛６０の間に形成される
ニップ９０付近の地点８０で、布帛供給ロール７０から
供給されて矢印Ｙの方向に前進する中空繊維膜布帛６０
と接触し、そして矢印Ｚで示される方向に移動し続け
た。任意の圧縮ローラー１１０（これはダウ１２３５０
Ｎ樹脂およびダウ１７３５０Ｎ樹脂に関する実験すべて
（およびこれらの場合のみ）に採用され、その場合加熱
されなかった）が樹脂１０の液流５０を布帛６０内へ押
し込んだ。マンドレル１００は変速モーターにより駆動
されるシャフト（図示されていない）により前進して、
樹脂１０でポッティングされた中空繊維膜布帛６０を引
き取った。
て下記の表１に挙げた市販の４種のポリエチレン樹脂そ
れぞれを用いてポッティングし、チューブシートを形成
した。その装置は図１に模式的に示される。ダウレック
ス（ＤＯＷＬＥＸ、登録商標）２０３５およびダウ（Ｄ
ＯＷ）１２３５０Ｎポリエチレン樹脂の場合を除いて、
ポリオレフィン樹脂１０をホッパー２０に装入し、これ
により４インチ（約１０．２ｃｍ）のリボンダイ４０
（オリフィス厚さ０．２ｃｍに調整）を備えたハッケ
（Ｈａｋｋｅ）の１インチ（２．５４ｃｍ）１軸スクリ
ュー押出機３０（長さ／直径２５：１；圧縮比２：１）
へ、樹脂１０が供給された。ダウレックス（登録商標）
２０３５およびダウ１２３５０Ｎポリエチレン樹脂の場
合は、押出機が４インチ（約１０．２ｃｍ）のリボンダ
イ４０（オリフィス厚さ０．２ｃｍに調整）を備えたハ
ッケ（Ｈａｋｋｅ）の１インチ（２．５４ｃｍ）２軸ス
クリュー押出機３０（長さ／直径２５：１；圧縮比２：
１）である点以外は同じ処理を行った。押出し機の電源
はハッケ・レオコード（Ｈａｋｋｅ Ｒｈｅｏｃｏｒ
ｄ）９０ディベロプメント（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）
トルクレオメーター（図示されていない）であり、これ
が押出機スクリュー速度および押出機バレルの帯域１−
５の温度を制御すべく電気的に配線された。レオメータ
ーは、押出しに際して樹脂が順次通過する帯域１−５
（前者はホッパーに隣接し、後者はダイオリフィスの位
置にある）を制御し、これによりダイオリフィスの位置
で目的とする樹脂温度を達成すべく設定された。樹脂１
０は、樹脂１０の溶融液流５０が矢印Ｘの方向に移動す
るのに伴って、１０ｃｍの設定幅および０．２ｃｍに調
整された厚さを有する角形オリフィス（図示されていな
い）を備えたリボンダイ４０を通って押出機３０から排
出された（図中には３本の溶融液流５０を示した）。実
際の試験においては、１個のリボンダイのみを用いて１
本の溶融液流のみを形成し、繊維束の１端をポッティン
グした。しかし説明のために、繊維束の他端をポッティ
ングするための第２リボンダイの追加を示す。これら２
本の間の第３溶融液流５０については後に述べる（リボ
ンダイの厚さは．０５−．２ｃｍに調整可能であっ
た）。樹脂１０の溶融液流５０は引き取り距離にわたっ
て重力により伸長して約１インチ（２．５４ｃｍ）の幅
になり、マンドレル１００と布帛６０の間に形成される
ニップ９０付近の地点８０で、布帛供給ロール７０から
供給されて矢印Ｙの方向に前進する中空繊維膜布帛６０
と接触し、そして矢印Ｚで示される方向に移動し続け
た。任意の圧縮ローラー１１０（これはダウ１２３５０
Ｎ樹脂およびダウ１７３５０Ｎ樹脂に関する実験すべて
（およびこれらの場合のみ）に採用され、その場合加熱
されなかった）が樹脂１０の液流５０を布帛６０内へ押
し込んだ。マンドレル１００は変速モーターにより駆動
されるシャフト（図示されていない）により前進して、
樹脂１０でポッティングされた中空繊維膜布帛６０を引
き取った。
【表１】
ポリエチレン樹脂
樹脂の メルトフロー 破断点名称
種類 密度1 インテ゛ックス 2 融点3 伸び4 タ゛ウレックス
5
2035 LLDPE 0.919 6.0 976 650ホスタレン
7
GM5010T2 HDPE 0.953 0.1 130 N.A.8ホスタレン
GC7260 HDPE 0.957 8.0 128 800+タ゛ウ
9
12350N HDPE 0.950 12.0 1236 1,000タ゛ウ
17350N HDPE 0.950 17.0 123 900 1
ｇ／ｍｌ2
ＡＳＴＭ法Ｄ１２３８−８５；１９０℃；２１６０ｇ／１０分3
℃4
延伸前の長さに対する％として表示5
ダウレックス（登録商標）製品はダウ・ケミカル・カンパニー製である6
ビカー軟化温度（℃）。このデータ点のみ；ＡＳＴＭ Ｄ−１５２５により
測定7
ホスタレン（ＨＯＳＴＡＬＥＮ）はヘキスト・アクチェンゲゼルシャフトの
登録商標である8
データが得られなかった9
ダウ・ケミカル・カンパニーから入手
それぞれの樹脂試料につき採用した個々の処理条件、お
よび定性結果を表２にまとめる。さらにダウ１２３５０
Ｎ ＨＤＰＥ実験においては押出機スクリューは３３ｒ
ｐｍで回転し；押出機バレルの帯域１−５はそれぞれ１
３０℃、１５５℃、１７５℃、１７５℃および１７５℃
に設定された；帯域３および５において記録されたポリ
マー溶融物温度はそれぞれ１８５℃および１８４℃であ
った；帯域３および５のバレル内の圧力はそれぞれ１１
８ｐｓｉ（約８．３ｋｇ／ｃｍ2）および１７３ｐｓｉ
（約１２．２ｋｇ／ｃｍ2）であった。ダウ２０３５
ＬＬＤＰＥ実験においては押出機スクリューは４４ｒｐ
ｍで回転し；押出機バレルの帯域１−５は３２５°Ｆ
（１６３℃）、４２５°Ｆ（２１８℃）、４５０°Ｆ
（２３２℃）、４６０°Ｆ（２３８℃）および４６０°
Ｆ（２３８℃）に設定された；帯域４および５において
記録されたポリマー溶融物温度はそれぞれ４４４°Ｆ
（２２９℃）および５２５°Ｆ（２７４℃）であった；
帯域３および５のバレル内の圧力はそれぞれ５９ｐｓｉ
（約４．１ｋｇ／ｃｍ2）および７０ｐｓｉ（約４．９
ｋｇ／ｃｍ2）であった。
よび定性結果を表２にまとめる。さらにダウ１２３５０
Ｎ ＨＤＰＥ実験においては押出機スクリューは３３ｒ
ｐｍで回転し；押出機バレルの帯域１−５はそれぞれ１
３０℃、１５５℃、１７５℃、１７５℃および１７５℃
に設定された；帯域３および５において記録されたポリ
マー溶融物温度はそれぞれ１８５℃および１８４℃であ
った；帯域３および５のバレル内の圧力はそれぞれ１１
８ｐｓｉ（約８．３ｋｇ／ｃｍ2）および１７３ｐｓｉ
（約１２．２ｋｇ／ｃｍ2）であった。ダウ２０３５
ＬＬＤＰＥ実験においては押出機スクリューは４４ｒｐ
ｍで回転し；押出機バレルの帯域１−５は３２５°Ｆ
（１６３℃）、４２５°Ｆ（２１８℃）、４５０°Ｆ
（２３２℃）、４６０°Ｆ（２３８℃）および４６０°
Ｆ（２３８℃）に設定された；帯域４および５において
記録されたポリマー溶融物温度はそれぞれ４４４°Ｆ
（２２９℃）および５２５°Ｆ（２７４℃）であった；
帯域３および５のバレル内の圧力はそれぞれ５９ｐｓｉ
（約４．１ｋｇ／ｃｍ2）および７０ｐｓｉ（約４．９
ｋｇ／ｃｍ2）であった。
【表２】
方法および結果
押出し 引取り名称
種類 温度1 距離2 結果 タ゛ウレックス
LLDPE 238 1.0 良好な流れ;繊維を良好にシール
2035 (30.5)ホスタレン
HDPE 260 N.A.3 極めて貧弱な流れ;粘度が高す
GM5010T2 ぎる;使用不可能ホスタレン
HDPE 190 0.5 良好な流れ;温度が高すぎる;
GC7260 (15.2) 繊維が損傷を受けたタ゛ウ
HDPE 175 0.5 良好な流れ;繊維を良好にシール
12350N (15.2)タ゛ウ
HDPE 160 0.5 良好な流れ;繊維を良好にシール;
17350N (15.2) 低い押出し温度が有利 1
押出しバレルのダイ温度（℃）2
ダイオリフィスから溶融樹脂と布帛との接触地点までの直線フィート
（ｃｍ）で表示3
測定不可能 結果の考察
メルトフローインデックス６ｇ／１０分のダウレックス
２０３５ ＬＬＤＰＥは良好に流れ、布帛を良好にシー
ルした。押出し温度は極めて高かったが引き取り距離は
樹脂が冷却するのに十分であり、従って中空繊維は接触
によって損傷を受けず；かつ樹脂の融点が低いため冷却
にもかかわらず樹脂は溶融状態を維持した。ホルスタレ
ンＧＭ ５０１０Ｔ２ ＨＤＰＥは、そのメルトフロー
インデックスが著しく低く、従って溶融粘度が高いた
め、極めて貧弱な流れを示した。中空繊維への樹脂の付
着は著しく貧弱であり、ポッティングは成功しなかっ
た。ホルスタレンＧＣ ７２６０ ＨＤＰＥは、１９０
℃の押出し温度で良好に流れた。しかしこの温度および
０．５フィート（約１５．２ｃｍ）の引き取り距離にお
いては、溶融ポリエチレンが接触に際して中空繊維を溶
融させ始めた。押出し温度を低下させ、または引き取り
距離を延長すると、中空繊維を効果的にポッティングす
るのには不適切な樹脂の流れが得られた。ダウ１２３５
０Ｎ ＨＤＰＥは、他の被験樹脂と比べて比較的高いメ
ルトフローインデックス（１２．０ｇ／１０分）をも
つ。この樹脂は比較的低い押出し温度（１７５℃）で極
めて良好に流れた。この樹脂は中空繊維の空間を完全に
充填し、すべての間隙をシールした。完全に硬化したの
ち、チューブシートを切断して、ポッティングされた中
空繊維の横断面試料を得た。図２および３はそれぞれチ
ューブシートの中空繊維の横断面の光学顕微鏡写真（倍
率２０倍）および走査電子顕微鏡写真（倍率２５０倍）
を示す。これらの図は両方とも、ポッティングされた中
空繊維の周りに間隙がなく、かつ中空繊維は内腔が閉塞
されていない円筒形を維持することを確認する。耐溶剤性試験 文献（″ホスタレン（登録商標）およびホスタレンＰＰ
（登録商標）、薬品および他の媒質に対する抵抗性″、
ヘキスト・プラスチックス、１９８７年５月；ならび
に″プラスチック成形材料の耐薬品性″、ダウ・ケミカ
ル社、プラスチックス部門、１９６８年）より得られる
データから、高密度ポリエチレンの耐溶剤性はポリプロ
ピレンのものと等しいか、またはそれより良好であるこ
とが知られている。下記の表３に示すように、ポリエチ
レンは（ポリプロピレンと比較して）メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトンおよびアルコール中で等し
い性能を示し；酢酸アミル中でより良好な性能を示し、
かつキシレン中でわずかに良好な性能を示すと予想され
る。
２０３５ ＬＬＤＰＥは良好に流れ、布帛を良好にシー
ルした。押出し温度は極めて高かったが引き取り距離は
樹脂が冷却するのに十分であり、従って中空繊維は接触
によって損傷を受けず；かつ樹脂の融点が低いため冷却
にもかかわらず樹脂は溶融状態を維持した。ホルスタレ
ンＧＭ ５０１０Ｔ２ ＨＤＰＥは、そのメルトフロー
インデックスが著しく低く、従って溶融粘度が高いた
め、極めて貧弱な流れを示した。中空繊維への樹脂の付
着は著しく貧弱であり、ポッティングは成功しなかっ
た。ホルスタレンＧＣ ７２６０ ＨＤＰＥは、１９０
℃の押出し温度で良好に流れた。しかしこの温度および
０．５フィート（約１５．２ｃｍ）の引き取り距離にお
いては、溶融ポリエチレンが接触に際して中空繊維を溶
融させ始めた。押出し温度を低下させ、または引き取り
距離を延長すると、中空繊維を効果的にポッティングす
るのには不適切な樹脂の流れが得られた。ダウ１２３５
０Ｎ ＨＤＰＥは、他の被験樹脂と比べて比較的高いメ
ルトフローインデックス（１２．０ｇ／１０分）をも
つ。この樹脂は比較的低い押出し温度（１７５℃）で極
めて良好に流れた。この樹脂は中空繊維の空間を完全に
充填し、すべての間隙をシールした。完全に硬化したの
ち、チューブシートを切断して、ポッティングされた中
空繊維の横断面試料を得た。図２および３はそれぞれチ
ューブシートの中空繊維の横断面の光学顕微鏡写真（倍
率２０倍）および走査電子顕微鏡写真（倍率２５０倍）
を示す。これらの図は両方とも、ポッティングされた中
空繊維の周りに間隙がなく、かつ中空繊維は内腔が閉塞
されていない円筒形を維持することを確認する。耐溶剤性試験 文献（″ホスタレン（登録商標）およびホスタレンＰＰ
（登録商標）、薬品および他の媒質に対する抵抗性″、
ヘキスト・プラスチックス、１９８７年５月；ならび
に″プラスチック成形材料の耐薬品性″、ダウ・ケミカ
ル社、プラスチックス部門、１９６８年）より得られる
データから、高密度ポリエチレンの耐溶剤性はポリプロ
ピレンのものと等しいか、またはそれより良好であるこ
とが知られている。下記の表３に示すように、ポリエチ
レンは（ポリプロピレンと比較して）メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトンおよびアルコール中で等し
い性能を示し；酢酸アミル中でより良好な性能を示し、
かつキシレン中でわずかに良好な性能を示すと予想され
る。
【表３】
耐溶剤性 名称
試験温度 MEK 1 MIBK 2 AmAc 3 アルコール キシレン
ＰＰ4 ６０℃ Ｌ5 Ｌ Ｎ6 Ｒ7 Ｎ
２０℃ Ｒ Ｒ Ｌ Ｒ Ｎ
ＨＤＰＥ ６０℃ Ｌ Ｌ Ｒ Ｒ Ｎ
２０℃ Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ Ｌ 1
メチルエチルケトン2
メチルイソブチルケトン3
酢酸アミル4
ポリプロピレン5
抵抗性に限度がある；３−８容量％膨潤6
抵抗性でない；８容量％を越える膨潤7
抵抗性である；３容量％未満の膨潤
本発明者らは、ダウレックス２０３５ ＬＬＤＰＥ、ホ
ルスタレンＧＣ ７２６０ ＨＤＰＥ、ダウ１２３５０
Ｎ ＨＤＰＥおよびダウ１７３５０Ｎ ＨＤＰＥにつ
き、同一溶剤を用いて実際の試験を行い、これらの樹脂
の耐溶剤性を評価した。試験は、樹脂ペレットをアルミ
ニウム製秤量皿に注入し、ペレットを１８０℃の熱対流
炉内で３０分間加熱して、ディスク状の樹脂試料を作成
することにより行われた。次いでこれらのディスク状試
料を表４に示した期間、各種溶剤に浸漬し、試料の増量
を測定することにより膨潤を監視した。結果を表４にま
とめる。これらのデータは、ダウレックス２０３５ Ｌ
ＬＤＰＥが特に５０℃で耐溶剤性に乏しいことを示す。
３種の被験ＨＤＰＥ試料、ホルスタレンＧＣ ７２６
０、ダウ１２３５０Ｎおよびダウ１７３５０Ｎのすべて
が全体として良好な耐溶剤性を示したが、キシレンに対
する耐溶剤性には限度があった。ＨＤＰＥはＬＬＤＰＥ
よりはるかに良好な結果を与えたので、これらのデータ
は良好な結果を得るためには高い密度（結晶化度）が重
要であることを確認する。これらの樹脂のメルトフロー
インデックスを考慮すると、ダウレックス２０３５ Ｌ
ＬＤＰＥのメルトフローインデックスの方が低い（分子
量がより高い）にもかかわらず、３種のＨＤＰＥ試料が
より良好な結果を与えたことが示される。これは、樹脂
の耐溶剤性を決定する際には高い密度の方が低いメルト
フローインデックス（高い分子量）より重要であること
を示す。
ルスタレンＧＣ ７２６０ ＨＤＰＥ、ダウ１２３５０
Ｎ ＨＤＰＥおよびダウ１７３５０Ｎ ＨＤＰＥにつ
き、同一溶剤を用いて実際の試験を行い、これらの樹脂
の耐溶剤性を評価した。試験は、樹脂ペレットをアルミ
ニウム製秤量皿に注入し、ペレットを１８０℃の熱対流
炉内で３０分間加熱して、ディスク状の樹脂試料を作成
することにより行われた。次いでこれらのディスク状試
料を表４に示した期間、各種溶剤に浸漬し、試料の増量
を測定することにより膨潤を監視した。結果を表４にま
とめる。これらのデータは、ダウレックス２０３５ Ｌ
ＬＤＰＥが特に５０℃で耐溶剤性に乏しいことを示す。
３種の被験ＨＤＰＥ試料、ホルスタレンＧＣ ７２６
０、ダウ１２３５０Ｎおよびダウ１７３５０Ｎのすべて
が全体として良好な耐溶剤性を示したが、キシレンに対
する耐溶剤性には限度があった。ＨＤＰＥはＬＬＤＰＥ
よりはるかに良好な結果を与えたので、これらのデータ
は良好な結果を得るためには高い密度（結晶化度）が重
要であることを確認する。これらの樹脂のメルトフロー
インデックスを考慮すると、ダウレックス２０３５ Ｌ
ＬＤＰＥのメルトフローインデックスの方が低い（分子
量がより高い）にもかかわらず、３種のＨＤＰＥ試料が
より良好な結果を与えたことが示される。これは、樹脂
の耐溶剤性を決定する際には高い密度の方が低いメルト
フローインデックス（高い分子量）より重要であること
を示す。
【表４】
膨潤4 名称
試験温度 MEK 1 MIBK 2 AmAc 3 ETOH 5 キシレン 6 タ゛ウレックス
50℃ 4.2 5.1 8.4 0.4 37
2035 R.T.7 1.0 1.2 2.1 0.2 17ホルスタレン
50℃ 1.0 0.9 1.5 0 7.1
GC 7260 R.T. 0.3 0.3 0.6 0 3.5
ダウ 50℃ 0.9 1.0 1.5 0.0 8.8
12350N R.T. 0.6 0.2 0.4 0.0 4.0
ダウ 50℃ 0.8 0.9 1.6 0.0 8.3
17350N R.T. 0.2 0.1 0.4 0.0 3.1 1
メチルエチルケトン2
メチルイソブチルケトン3
酢酸アミル4
試験前の容量に対する％（重量）として表示。データは、溶剤に試料を１４
日間連続浸漬したのちに求められた5
ＥＴＯＨ＝９５％エタノールおよび５％メタノール（重量／重量）6
詳細にはメタ−キシレン7
室温（約２５℃）
他の任意形態において、本発明はチューブシート内に繊
維束をポッティングする際に同時に繊維束内にバフルを
形成することにより、出願中の米国特許出願第０７／８
１６，５１１号、表題：″流れ方向指示バフルを備えた
らせん巻き中空繊維膜布帛カートリッジおよびモジュー
ル″の方法と組み合わせることができる。このような組
み合わせを形成する方法を理解するために必要な部分の
技術のみをここに述べる。より詳細には、その出願明細
書には中空繊維束の外殻側部領域内に形成された、軸の
周りに回転対称である形状の軸対称バフル（以下″シー
ル手段″）少なくとも１個を付加することが示されてい
る。これらのシール手段は外殻側部領域と中空繊維内腔
との間に半径方向の横断流を形成する；このような半径
方向の横断流がもつ利点には下記の点が含まれる：チャ
ンネリングおよび境界層発達（膜表面と接触せずに中空
繊維を通過する接線方向の流体の流れ）の減少、ならび
に流体と膜表面の直接接触の増加（従って相接触の増加
およびより効果的なカートリッジ性能）。溶融樹脂を付
与してチューブシートを形成することに関して上記に述
べた各種プロセス形態は、シール手段の作成にも適用し
うる。必要に応じ、シール手段形成に用いた耐溶剤性樹
脂とチューブシートの形成に用いたものとは同一でも異
なってもよい；好ましくは同一の樹脂が用いられる。図
４には、マンドレル（１２）を囲むハウジング（２）内
に中空繊維布帛束（１）が収容されたモジュールの模式
図が示される。単一の半径方向対称ディスク状の周囲シ
ール手段（３ａ，３ｂ）が、繊維束（１）の周囲（４
ａ，４ｂ）からマンドレル（１２）より一定距離（１３
ａ，１３ｂ）まで伸びており、周囲シール手段（３ａ，
３ｂ）がマンドレル（１２）の表面に近づく地点のマン
ドレル（１２）の中ぐり内に、コアプラグ（１４）が設
けられる。供給流体は矢印（Ｙ，Ｚ）に示されるよう
に、マンドレル上流口（１５）に進入し、コアプラグ
（１４）により半径方向に外側へ押されて、繊維束
（１）の外殻側部に流入し、束（１）の閉塞されていな
い軸側小部分（１６ａ，１６ｂ）を通過し、マンドレル
下流口（１７）を通って排出される。単一コアプラグ
（１４）の下流のマンドレル（１２）の中ぐりは閉塞さ
れていないので、外殻側部流の淀み領域を最小限に抑え
るためにはコアプラグ（１４）をマンドレル下流口（１
７）付近に配置することが好ましい。透過物は内腔側部
に採集され、繊維束（１）の両端のオフセンター内腔口
（１８，１９）の一方または両方において取り出され
る。あるいは（図示されていない）、供給流を繊維束
（１）の両端のオフセンター内腔口（１８，１９）の一
方において内腔側部に導入し、掃引用流体をマンドレル
上流口（１５）またはマンドレル下流口（１７）に導入
して、透過物を運び去ることができる。繊維束が周囲シ
ール手段を１個または２個以上含む場合は常に、外殻側
部流体は外部チャンネリング、すなわち繊維束の外周に
沿った流れを阻止されなければならない。これは繊維束
の円筒形外表を覆う不透性ラッピング手段を付与するこ
とにより達成される。これは繊維束の円筒形外表に固定
された被膜もしくはウェブ様の不透層またはこれらに類
する手段のいずれであってもよい。このようなラッピン
グ手段が存在する場合、周囲シール手段は不透性ラッピ
ング手段と密封かみ合わせ状態で配置される。マンドレ
ルが存在しない形態の場合、不透性ラッピング手段に開
口を設け、これにより外殻側部空間と連絡する少なくと
も１個の口（″外殻側部アクセス手段″）を繊維束側に
配置し得なければならない。外殻側部アクセス手段を囲
む不透性ラッピング手段の末端は、外殻側部空間からの
漏出を阻止するために、外殻側部アクセス手段に対して
シールされていなければならない。多くの場合、前記の
ようにモジュールのコアとして作用する中空マンドレル
を備えることが望ましいであろう。このような場合、供
給流体をハウジングの側部に導入する代わりに繊維束の
中央に導入することができる（前者の場合、供給流は１
端のみにおいて繊維束へ流入するので、半径方向の流れ
が減少する）。このような場合、供給流が繊維束に進入
せずに単にマンドレル中ぐりを素通りするのを阻止する
ために、マンドレル内に設置または一体成形された１個
または２個以上のコアプラグと共に、半径方向対称シー
ル手段を補充する必要がある。コアプラグは、下記の米
国特許明細書に示すように一般に当技術分野で既知であ
り、これらの全体を本明細書に参考として引用する：シ
ェルの米国特許第３，８７２，０１４号；フォアマンの
米国特許第４，０３３，８７８号；カスキーの米国特許
第４，９６１，７６０号；ハーツェクの米国特許第４，
９９７，５６４号；およびレディの米国特許第５，０３
４，１２６号。図４に模式的に示したモジュールの製造
は前記に従って行われ（マンドレルが軸として用いられ
る）、布帛がその軸から予め定められた距離になるよう
に巻き取られるまで布帛を巻き付けるのと同時に、チュ
ーブシートが形成される。次いで図１に樹脂１０の中央
溶融液流５０として模式的に示したように（他の２本の
溶融液流の間に）、耐溶剤性樹脂の追加の溶融バンド
（チューブシートを形成するために用いたものと同一の
樹脂であることが好ましい）を、樹脂の連続付与と共に
連続的に付与し、巻き取られた部分とのニップに面して
これに隣接した布帛の巻き取られていない端、好ましく
は繊維束の両端の中間点に始まり、かつ軸に対して直角
の線で前進するチューブシートを形成し、これにより繊
維束の周囲へ伸びる連続シールを形成する。このシール
は平坦なディスク様のモノリシック形状をもつ。図５
は、マンドレル（１２）を囲むハウジング（２）内に中
空繊維布帛束（１）が収容されたモジュールを模式的に
示す。単一の半径方向対称ディスク状の軸側シール手段
（２０ａ，２０ｂ）が、マンドレル（１２）の表面か
ら、円筒形ハウジング内表（３８）より一定距離（１１
ａ，１１ｂ）まで伸びており、これらの軸側シール手段
がマンドレル（１２）の表面と出会う地点のマンドレル
（１２）の中ぐり内に、コアプラグ（１４）が設けられ
る。供給流体は矢印（Ｙ，Ｚ）に示されるように、マン
ドレル上流口（１５）に進入し、コアプラグ（１４）お
よび軸側シール手段（２０ａ，２０ｂ）により半径方向
に外側へ押されて、繊維束（１）の外殻側部に流入し、
束（１）の閉塞されていない周囲側小部分（２１ａ，２
１ｂ）を通過し、マンドレル下流口（１７）を通って排
出される。この場合も単一コアプラグ（１４）の下流の
マンドレル（１２）の中ぐりは閉塞されていないので、
外殻側部流の淀み領域を最小限に抑えるためにはコアプ
ラグ（１４）をマンドレル下流口（１７）付近に配置す
ることが好ましい。透過物は内腔側部に採集され、繊維
束（１）の両端のオフセンター内腔口（１８，１９）の
一方または両方において取り出される。あるいは（図示
されていない）、供給流を繊維束（１）の両端のオフセ
ンター内腔口（１８，１９）の一方において内腔側部に
導入し、掃引用流体をマンドレル上流口（１５）または
マンドレル下流口（１７）に導入して、透過物を運び去
ることができる。図１に樹脂１０の中央溶融液流５０と
して模式的に示したように（他の２本の溶融液流の間
に）、軸側シール手段（２０ａ，２０ｂ）は、モジュー
ル軸の位置に始まり、かつ軸に対して直角に、巻き取ら
れた部分との前進するニップに面してこれに隣接した布
帛の巻き取られていない端に沿って外側へ円筒形ハウジ
ング内表（３８）から目的距離に達するまで伸びる耐溶
剤性樹脂の溶融バンドを、中空繊維布帛上へ連続的に向
ける（チューブシートを形成するために樹脂を付与する
のと同時に）ことにより形成される。図６は、図５によ
るモジュールの断面図である。この図は、繊維束（１）
内の多数の中空繊維を示すが、実際の大きさよりはるか
に大きく描かれている。繊維束（１）が軸（Ｘ）に中心
をもつマンドレル（１２）を囲み、かつハウジング
（２）内に収容されている。マンドレル（１２）の中間
点にコアプラグ（１４）があり、これに隣接して軸側シ
ール手段（２０ａ，２０ｂ）がある。繊維束（１）は両
端においてチューブシート（２４，２５）内にポッティ
ングされている。チューブシート（２４，２５）上に末
端キャップ（２６，２７）が取り付けられ、チャンバー
（２８，２９）を形成している。ハウジング（２）の両
端には、チューブシート（２４，２５）と密封はめ合い
状態のＯ−リング（３０，３１）、および末端キャップ
（２６，２７）と密封はめ合い状態のＯ−リング（３
２，３３）が取り付けられる。マンドレル（１２）の両
端にはチューブ（３４，３５）が取り付けられ、これら
はそれぞれマンドレル（１２）の中ぐりと密封はめ合い
状態のＯ−リング（３６，３７）を備え、それぞれ供給
流体をマンドレル上流口（１５）からマンドレル（１
２）内へ、そしてマンドレル（１２）からマンドレル下
流口（１７）へ案内する作用をする。矢印（Ｙ，Ｚ）に
示されるように、供給流体はマンドレル上流口（１５）
を通ってマンドレル（１２）に進入し、コアプラグ（１
４）および軸側シール手段（２０ａ，２０ｂ）により繊
維束（１）の外殻側部を通って半径方向に外側へ押され
る。流体は繊維束（１）の閉塞されていない周囲側小部
分（２１ａ，２１ｂ）を貫流し、マンドレル（１２）の
内側を流れて、マンドレル下流口（１７）を通って濃縮
物として排出される。透過物は内腔側部口（１８）にお
いて採集される。第２の内腔口（１９）が繊維束（１）
の下流末端に付加される。この別形態は、内腔口（１
８）および（１９）の一方において掃引用流体を導入
し、かつそれを外殻側部空間から膜を通って透過した供
給流体成分と共に、他方の内腔口において取り出すのを
可能にする。それぞれチューブシートおよびシール手段
を形成するために付与された耐溶剤性樹脂の溶融バンド
の幅および厚さに注意を払うべきである。チューブシー
トに関しては、中空繊維膜布帛に付与されるバンドの幅
は競合する目標、すなわち（１）チューブシートの損傷
を防止するために適切な粘着力を付与すること（チュー
ブシートはカートリッジの全操作圧力に耐えなければな
らない）、および（２）外殻側部流体との接触に暴露さ
れる中空繊維表面積を最大限にし、かつカートリッジ内
の中空繊維膜の連続層間の距離を最小限に抑えること
（これによりカートリッジ内の中空繊維表面積をさらに
最大限となす）のバランスにより支配される。さらに
（１）ポッティングすべき部分の中空繊維を完全に被覆
するのに十分な容量の樹脂を供給し、かつ一方ではこの
場合も（２）外殻側部の流体接触に暴露される中空繊維
表面積を最大限にすべく、バンドの厚さを調整すべきで
ある。樹脂を押出すには調整可能なリボンダイを用いる
ことが好ましい。たとえば調整可能な厚さ．０５−．２
ｃｍおよび幅４インチ（１０．１６ｃｍ）のリボンダイ
を用いることができる。次いで、樹脂を引き取り距離に
わたって延伸したのち、その幅および厚さの減少に従っ
て、目的幅のチューブシートが形成される適宜な厚さの
樹脂バンドが得られるように、リボンダイの寸法および
引き取り距離を経験的に調整する。一般に最高４インチ
（１０．２ｃｍ）の直径をもつ繊維束については、約１
−約１ １／２インチ（約２．５４−約３．８１ｃｍ）
の幅をもつチューブシートが好ましい；一般に、より大
きな直径をもつ繊維束はそれに比例して大きな幅のチュ
ーブシートを必要とする。一般に軸側−および周囲−シ
ール手段は、チューブシートの場合より狭くてよい。そ
の理由は：（１）シール手段により消費される外殻側部
空間、およびこれに伴うモジュールの物質移動効率の低
下を最小限に抑えるためにそれが望ましく、かつ（２）
シール手段は全操作圧力に耐える必要がないからであ
る。他の形態においては、上記２種のシール手段それぞ
れ１個または２個以上が併用される。以上の考察はモジ
ュール軸に直角に配置された平坦なディスク状のシール
手段に関するものであったが、軸対称、および軸の周り
に回転対称である他の形状をもつシール手段も所望によ
り採用しうる。用いられる押出しダイは、溶融樹脂バン
ドの必要な形状、サイズおよび数に応じてケースバイケ
ースで選ぶことができる。両端にチューブシートを備え
たカートリッジを作成したい場合、適宜間隔を置いて配
置された２個のオリフィスを備えたダイを用いることが
好ましい。繊維束内に１または２以上のシール手段を形
成したい場合、さらに適宜なダイを、必要に応じてシー
ル手段を形成するオリフィスを開閉する手段と共に追加
することができる。好ましい形態においては、溶融樹脂
のリボン状バンドを形成するダイ（リボンダイ）を用い
る：バンドの幅は操作圧力に耐えるのに十分でなければ
ならないが、沈着する樹脂の相対厚さは布帛の厚さと調
和すべきである。本発明の特に好ましい形態において
は、カートリッジの構成部品（中空繊維膜布帛および耐
溶剤性樹脂）はすべてポリオレフィン系材料である。こ
の様式においては、中空繊維膜布帛および耐溶剤性樹脂
を構成する材料は、特定の溶剤群に対して耐溶剤性であ
るという点で調和させることができる。従ってカートリ
ッジの全体的な非極性、極性溶剤に対するその抵抗性、
および特定の利用環境におけるカートリッジの性能を同
時に最大限にすることができる。カートリッジの構成部
品は一部は加工性要件によりポリマー材料で作成される
が、モジュールを構成する他の部品はよりいっそう高い
耐溶剤性および機械的耐久性を備えた広範な材料から選
ぶことができる。しかし特定の用途においては、若干ま
たはすべてのモジュール構成部品をポリオレフィン材料
から作成することも望ましいであろう。本発明のらせん
型中空繊維膜布帛を収容したカートリッジおよびモジュ
ールは、一般に通常のカートリッジおよびモジュールと
同様な様式で操作される。従って適切な操作法は下記の
米国特許明細書に示され、これらの全体を本明細書に参
考として引用する：バンナーの米国特許第４，７５８，
３４１号；ホランドの米国特許第４，８５５，０５８
号；およびカスキーの米国特許第４，９６１，７６０
号。より詳細には、ポッティングされた両端または１端
において流体を繊維束内腔に導入し、繊維内から外殻側
部領域内へ拡散させる。次いで透過した流体をマンドレ
ルにおいて（穿孔を通して）、もしくはカートリッジの
周囲において、または両方において採取することができ
る。あるいはマンドレルの１端または両端において中ぐ
りを通して流体を導入し、マンドレルの穿孔を通して外
殻側部領域内へ拡散させる。次いで繊維を通してそれら
の内腔内へ透過した流体を、ポッティングされた繊維束
の１端または両端において採取することができ；外殻側
部領域内に残留する濃縮物をカートリッジの周囲におい
て採取することができる。必要に応じて、これらの透過
を促進する口をモジュールハウジング内の繊維束末端お
よびハウジングの円筒外部に設置することができる。本
発明のらせん型中空繊維膜布帛を収容したカートリッジ
およびモジュールの最終用途には、当技術分野で示され
ている通常のカートリッジおよびモジュールの最終用途
が含まれる。たとえば下記の米国特許明細書に示される
最終用途が考慮され、これらの全体を本明細書に参考と
して引用する：ホランドの米国特許第４，８５５，０５
８号；バウルマイスターの米国特許第４，９４０，６１
７号；およびカスキーの米国特許第４，９６１，７６０
号。一般に気体は液体より均一かつ自由に繊維束を貫流
し、自由流動に対する液体の抵抗は粘度に伴って増大す
るであろう。以上に本発明の幾つかの形態につき説明し
たが、本発明を提示した詳細に限定するものではない。
特許請求の範囲に記載された本発明の精神から逸脱する
ことなく多様な修正および構造上の変更をなすことがで
きるからである。
維束をポッティングする際に同時に繊維束内にバフルを
形成することにより、出願中の米国特許出願第０７／８
１６，５１１号、表題：″流れ方向指示バフルを備えた
らせん巻き中空繊維膜布帛カートリッジおよびモジュー
ル″の方法と組み合わせることができる。このような組
み合わせを形成する方法を理解するために必要な部分の
技術のみをここに述べる。より詳細には、その出願明細
書には中空繊維束の外殻側部領域内に形成された、軸の
周りに回転対称である形状の軸対称バフル（以下″シー
ル手段″）少なくとも１個を付加することが示されてい
る。これらのシール手段は外殻側部領域と中空繊維内腔
との間に半径方向の横断流を形成する；このような半径
方向の横断流がもつ利点には下記の点が含まれる：チャ
ンネリングおよび境界層発達（膜表面と接触せずに中空
繊維を通過する接線方向の流体の流れ）の減少、ならび
に流体と膜表面の直接接触の増加（従って相接触の増加
およびより効果的なカートリッジ性能）。溶融樹脂を付
与してチューブシートを形成することに関して上記に述
べた各種プロセス形態は、シール手段の作成にも適用し
うる。必要に応じ、シール手段形成に用いた耐溶剤性樹
脂とチューブシートの形成に用いたものとは同一でも異
なってもよい；好ましくは同一の樹脂が用いられる。図
４には、マンドレル（１２）を囲むハウジング（２）内
に中空繊維布帛束（１）が収容されたモジュールの模式
図が示される。単一の半径方向対称ディスク状の周囲シ
ール手段（３ａ，３ｂ）が、繊維束（１）の周囲（４
ａ，４ｂ）からマンドレル（１２）より一定距離（１３
ａ，１３ｂ）まで伸びており、周囲シール手段（３ａ，
３ｂ）がマンドレル（１２）の表面に近づく地点のマン
ドレル（１２）の中ぐり内に、コアプラグ（１４）が設
けられる。供給流体は矢印（Ｙ，Ｚ）に示されるよう
に、マンドレル上流口（１５）に進入し、コアプラグ
（１４）により半径方向に外側へ押されて、繊維束
（１）の外殻側部に流入し、束（１）の閉塞されていな
い軸側小部分（１６ａ，１６ｂ）を通過し、マンドレル
下流口（１７）を通って排出される。単一コアプラグ
（１４）の下流のマンドレル（１２）の中ぐりは閉塞さ
れていないので、外殻側部流の淀み領域を最小限に抑え
るためにはコアプラグ（１４）をマンドレル下流口（１
７）付近に配置することが好ましい。透過物は内腔側部
に採集され、繊維束（１）の両端のオフセンター内腔口
（１８，１９）の一方または両方において取り出され
る。あるいは（図示されていない）、供給流を繊維束
（１）の両端のオフセンター内腔口（１８，１９）の一
方において内腔側部に導入し、掃引用流体をマンドレル
上流口（１５）またはマンドレル下流口（１７）に導入
して、透過物を運び去ることができる。繊維束が周囲シ
ール手段を１個または２個以上含む場合は常に、外殻側
部流体は外部チャンネリング、すなわち繊維束の外周に
沿った流れを阻止されなければならない。これは繊維束
の円筒形外表を覆う不透性ラッピング手段を付与するこ
とにより達成される。これは繊維束の円筒形外表に固定
された被膜もしくはウェブ様の不透層またはこれらに類
する手段のいずれであってもよい。このようなラッピン
グ手段が存在する場合、周囲シール手段は不透性ラッピ
ング手段と密封かみ合わせ状態で配置される。マンドレ
ルが存在しない形態の場合、不透性ラッピング手段に開
口を設け、これにより外殻側部空間と連絡する少なくと
も１個の口（″外殻側部アクセス手段″）を繊維束側に
配置し得なければならない。外殻側部アクセス手段を囲
む不透性ラッピング手段の末端は、外殻側部空間からの
漏出を阻止するために、外殻側部アクセス手段に対して
シールされていなければならない。多くの場合、前記の
ようにモジュールのコアとして作用する中空マンドレル
を備えることが望ましいであろう。このような場合、供
給流体をハウジングの側部に導入する代わりに繊維束の
中央に導入することができる（前者の場合、供給流は１
端のみにおいて繊維束へ流入するので、半径方向の流れ
が減少する）。このような場合、供給流が繊維束に進入
せずに単にマンドレル中ぐりを素通りするのを阻止する
ために、マンドレル内に設置または一体成形された１個
または２個以上のコアプラグと共に、半径方向対称シー
ル手段を補充する必要がある。コアプラグは、下記の米
国特許明細書に示すように一般に当技術分野で既知であ
り、これらの全体を本明細書に参考として引用する：シ
ェルの米国特許第３，８７２，０１４号；フォアマンの
米国特許第４，０３３，８７８号；カスキーの米国特許
第４，９６１，７６０号；ハーツェクの米国特許第４，
９９７，５６４号；およびレディの米国特許第５，０３
４，１２６号。図４に模式的に示したモジュールの製造
は前記に従って行われ（マンドレルが軸として用いられ
る）、布帛がその軸から予め定められた距離になるよう
に巻き取られるまで布帛を巻き付けるのと同時に、チュ
ーブシートが形成される。次いで図１に樹脂１０の中央
溶融液流５０として模式的に示したように（他の２本の
溶融液流の間に）、耐溶剤性樹脂の追加の溶融バンド
（チューブシートを形成するために用いたものと同一の
樹脂であることが好ましい）を、樹脂の連続付与と共に
連続的に付与し、巻き取られた部分とのニップに面して
これに隣接した布帛の巻き取られていない端、好ましく
は繊維束の両端の中間点に始まり、かつ軸に対して直角
の線で前進するチューブシートを形成し、これにより繊
維束の周囲へ伸びる連続シールを形成する。このシール
は平坦なディスク様のモノリシック形状をもつ。図５
は、マンドレル（１２）を囲むハウジング（２）内に中
空繊維布帛束（１）が収容されたモジュールを模式的に
示す。単一の半径方向対称ディスク状の軸側シール手段
（２０ａ，２０ｂ）が、マンドレル（１２）の表面か
ら、円筒形ハウジング内表（３８）より一定距離（１１
ａ，１１ｂ）まで伸びており、これらの軸側シール手段
がマンドレル（１２）の表面と出会う地点のマンドレル
（１２）の中ぐり内に、コアプラグ（１４）が設けられ
る。供給流体は矢印（Ｙ，Ｚ）に示されるように、マン
ドレル上流口（１５）に進入し、コアプラグ（１４）お
よび軸側シール手段（２０ａ，２０ｂ）により半径方向
に外側へ押されて、繊維束（１）の外殻側部に流入し、
束（１）の閉塞されていない周囲側小部分（２１ａ，２
１ｂ）を通過し、マンドレル下流口（１７）を通って排
出される。この場合も単一コアプラグ（１４）の下流の
マンドレル（１２）の中ぐりは閉塞されていないので、
外殻側部流の淀み領域を最小限に抑えるためにはコアプ
ラグ（１４）をマンドレル下流口（１７）付近に配置す
ることが好ましい。透過物は内腔側部に採集され、繊維
束（１）の両端のオフセンター内腔口（１８，１９）の
一方または両方において取り出される。あるいは（図示
されていない）、供給流を繊維束（１）の両端のオフセ
ンター内腔口（１８，１９）の一方において内腔側部に
導入し、掃引用流体をマンドレル上流口（１５）または
マンドレル下流口（１７）に導入して、透過物を運び去
ることができる。図１に樹脂１０の中央溶融液流５０と
して模式的に示したように（他の２本の溶融液流の間
に）、軸側シール手段（２０ａ，２０ｂ）は、モジュー
ル軸の位置に始まり、かつ軸に対して直角に、巻き取ら
れた部分との前進するニップに面してこれに隣接した布
帛の巻き取られていない端に沿って外側へ円筒形ハウジ
ング内表（３８）から目的距離に達するまで伸びる耐溶
剤性樹脂の溶融バンドを、中空繊維布帛上へ連続的に向
ける（チューブシートを形成するために樹脂を付与する
のと同時に）ことにより形成される。図６は、図５によ
るモジュールの断面図である。この図は、繊維束（１）
内の多数の中空繊維を示すが、実際の大きさよりはるか
に大きく描かれている。繊維束（１）が軸（Ｘ）に中心
をもつマンドレル（１２）を囲み、かつハウジング
（２）内に収容されている。マンドレル（１２）の中間
点にコアプラグ（１４）があり、これに隣接して軸側シ
ール手段（２０ａ，２０ｂ）がある。繊維束（１）は両
端においてチューブシート（２４，２５）内にポッティ
ングされている。チューブシート（２４，２５）上に末
端キャップ（２６，２７）が取り付けられ、チャンバー
（２８，２９）を形成している。ハウジング（２）の両
端には、チューブシート（２４，２５）と密封はめ合い
状態のＯ−リング（３０，３１）、および末端キャップ
（２６，２７）と密封はめ合い状態のＯ−リング（３
２，３３）が取り付けられる。マンドレル（１２）の両
端にはチューブ（３４，３５）が取り付けられ、これら
はそれぞれマンドレル（１２）の中ぐりと密封はめ合い
状態のＯ−リング（３６，３７）を備え、それぞれ供給
流体をマンドレル上流口（１５）からマンドレル（１
２）内へ、そしてマンドレル（１２）からマンドレル下
流口（１７）へ案内する作用をする。矢印（Ｙ，Ｚ）に
示されるように、供給流体はマンドレル上流口（１５）
を通ってマンドレル（１２）に進入し、コアプラグ（１
４）および軸側シール手段（２０ａ，２０ｂ）により繊
維束（１）の外殻側部を通って半径方向に外側へ押され
る。流体は繊維束（１）の閉塞されていない周囲側小部
分（２１ａ，２１ｂ）を貫流し、マンドレル（１２）の
内側を流れて、マンドレル下流口（１７）を通って濃縮
物として排出される。透過物は内腔側部口（１８）にお
いて採集される。第２の内腔口（１９）が繊維束（１）
の下流末端に付加される。この別形態は、内腔口（１
８）および（１９）の一方において掃引用流体を導入
し、かつそれを外殻側部空間から膜を通って透過した供
給流体成分と共に、他方の内腔口において取り出すのを
可能にする。それぞれチューブシートおよびシール手段
を形成するために付与された耐溶剤性樹脂の溶融バンド
の幅および厚さに注意を払うべきである。チューブシー
トに関しては、中空繊維膜布帛に付与されるバンドの幅
は競合する目標、すなわち（１）チューブシートの損傷
を防止するために適切な粘着力を付与すること（チュー
ブシートはカートリッジの全操作圧力に耐えなければな
らない）、および（２）外殻側部流体との接触に暴露さ
れる中空繊維表面積を最大限にし、かつカートリッジ内
の中空繊維膜の連続層間の距離を最小限に抑えること
（これによりカートリッジ内の中空繊維表面積をさらに
最大限となす）のバランスにより支配される。さらに
（１）ポッティングすべき部分の中空繊維を完全に被覆
するのに十分な容量の樹脂を供給し、かつ一方ではこの
場合も（２）外殻側部の流体接触に暴露される中空繊維
表面積を最大限にすべく、バンドの厚さを調整すべきで
ある。樹脂を押出すには調整可能なリボンダイを用いる
ことが好ましい。たとえば調整可能な厚さ．０５−．２
ｃｍおよび幅４インチ（１０．１６ｃｍ）のリボンダイ
を用いることができる。次いで、樹脂を引き取り距離に
わたって延伸したのち、その幅および厚さの減少に従っ
て、目的幅のチューブシートが形成される適宜な厚さの
樹脂バンドが得られるように、リボンダイの寸法および
引き取り距離を経験的に調整する。一般に最高４インチ
（１０．２ｃｍ）の直径をもつ繊維束については、約１
−約１ １／２インチ（約２．５４−約３．８１ｃｍ）
の幅をもつチューブシートが好ましい；一般に、より大
きな直径をもつ繊維束はそれに比例して大きな幅のチュ
ーブシートを必要とする。一般に軸側−および周囲−シ
ール手段は、チューブシートの場合より狭くてよい。そ
の理由は：（１）シール手段により消費される外殻側部
空間、およびこれに伴うモジュールの物質移動効率の低
下を最小限に抑えるためにそれが望ましく、かつ（２）
シール手段は全操作圧力に耐える必要がないからであ
る。他の形態においては、上記２種のシール手段それぞ
れ１個または２個以上が併用される。以上の考察はモジ
ュール軸に直角に配置された平坦なディスク状のシール
手段に関するものであったが、軸対称、および軸の周り
に回転対称である他の形状をもつシール手段も所望によ
り採用しうる。用いられる押出しダイは、溶融樹脂バン
ドの必要な形状、サイズおよび数に応じてケースバイケ
ースで選ぶことができる。両端にチューブシートを備え
たカートリッジを作成したい場合、適宜間隔を置いて配
置された２個のオリフィスを備えたダイを用いることが
好ましい。繊維束内に１または２以上のシール手段を形
成したい場合、さらに適宜なダイを、必要に応じてシー
ル手段を形成するオリフィスを開閉する手段と共に追加
することができる。好ましい形態においては、溶融樹脂
のリボン状バンドを形成するダイ（リボンダイ）を用い
る：バンドの幅は操作圧力に耐えるのに十分でなければ
ならないが、沈着する樹脂の相対厚さは布帛の厚さと調
和すべきである。本発明の特に好ましい形態において
は、カートリッジの構成部品（中空繊維膜布帛および耐
溶剤性樹脂）はすべてポリオレフィン系材料である。こ
の様式においては、中空繊維膜布帛および耐溶剤性樹脂
を構成する材料は、特定の溶剤群に対して耐溶剤性であ
るという点で調和させることができる。従ってカートリ
ッジの全体的な非極性、極性溶剤に対するその抵抗性、
および特定の利用環境におけるカートリッジの性能を同
時に最大限にすることができる。カートリッジの構成部
品は一部は加工性要件によりポリマー材料で作成される
が、モジュールを構成する他の部品はよりいっそう高い
耐溶剤性および機械的耐久性を備えた広範な材料から選
ぶことができる。しかし特定の用途においては、若干ま
たはすべてのモジュール構成部品をポリオレフィン材料
から作成することも望ましいであろう。本発明のらせん
型中空繊維膜布帛を収容したカートリッジおよびモジュ
ールは、一般に通常のカートリッジおよびモジュールと
同様な様式で操作される。従って適切な操作法は下記の
米国特許明細書に示され、これらの全体を本明細書に参
考として引用する：バンナーの米国特許第４，７５８，
３４１号；ホランドの米国特許第４，８５５，０５８
号；およびカスキーの米国特許第４，９６１，７６０
号。より詳細には、ポッティングされた両端または１端
において流体を繊維束内腔に導入し、繊維内から外殻側
部領域内へ拡散させる。次いで透過した流体をマンドレ
ルにおいて（穿孔を通して）、もしくはカートリッジの
周囲において、または両方において採取することができ
る。あるいはマンドレルの１端または両端において中ぐ
りを通して流体を導入し、マンドレルの穿孔を通して外
殻側部領域内へ拡散させる。次いで繊維を通してそれら
の内腔内へ透過した流体を、ポッティングされた繊維束
の１端または両端において採取することができ；外殻側
部領域内に残留する濃縮物をカートリッジの周囲におい
て採取することができる。必要に応じて、これらの透過
を促進する口をモジュールハウジング内の繊維束末端お
よびハウジングの円筒外部に設置することができる。本
発明のらせん型中空繊維膜布帛を収容したカートリッジ
およびモジュールの最終用途には、当技術分野で示され
ている通常のカートリッジおよびモジュールの最終用途
が含まれる。たとえば下記の米国特許明細書に示される
最終用途が考慮され、これらの全体を本明細書に参考と
して引用する：ホランドの米国特許第４，８５５，０５
８号；バウルマイスターの米国特許第４，９４０，６１
７号；およびカスキーの米国特許第４，９６１，７６０
号。一般に気体は液体より均一かつ自由に繊維束を貫流
し、自由流動に対する液体の抵抗は粘度に伴って増大す
るであろう。以上に本発明の幾つかの形態につき説明し
たが、本発明を提示した詳細に限定するものではない。
特許請求の範囲に記載された本発明の精神から逸脱する
ことなく多様な修正および構造上の変更をなすことがで
きるからである。
【図１】本発明によるカートリッジの製法を示す模式図
であり、この場合、繊維束末端それぞれに直接付与され
る耐溶剤性熱可塑性樹脂の押出しによりチューブシート
が形成される。
であり、この場合、繊維束末端それぞれに直接付与され
る耐溶剤性熱可塑性樹脂の押出しによりチューブシート
が形成される。
【図２】図１の方法により形成されたチューブシートの
断面を光学顕微鏡により２０倍に拡大した写真である。
断面を光学顕微鏡により２０倍に拡大した写真である。
【図３】図１の方法により形成されたチューブシートの
断面を走査電子顕微鏡により２５０倍に拡大した写真で
ある。
断面を走査電子顕微鏡により２５０倍に拡大した写真で
ある。
【図４】図１の方法により作成されたカートリッジの模
式図であり、この場合中空繊維膜布帛に直接付与される
耐溶剤性樹脂の押出しによりチューブシートおよび周囲
シール手段が同時に形成される。
式図であり、この場合中空繊維膜布帛に直接付与される
耐溶剤性樹脂の押出しによりチューブシートおよび周囲
シール手段が同時に形成される。
【図５】図１の方法により作成されたカートリッジの模
式図であり、この場合中空繊維膜布帛に直接付与される
耐溶剤性樹脂の押出しによりチューブシートおよび軸側
シール手段が同時に形成される。
式図であり、この場合中空繊維膜布帛に直接付与される
耐溶剤性樹脂の押出しによりチューブシートおよび軸側
シール手段が同時に形成される。
【図６】図５によるモジュールの断面図である。
１０ 樹脂
２０ ホッパー
３０ 押出機
４０ リボンダイ
５０ １０の溶融液流
６０ 中空繊維膜布帛
７０ 布帛供給ロール
９０ ニップ
１００ マンドレル
１１０ 圧縮ローラー
１ 中空繊維布帛
２ ハウジング
３ａ，３ｂ 周囲シール手段
１２ マンドレル
１４ コアプラグ
１５ マンドレル上流口
１６ａ，１６ｂ 閉塞されていない軸側小部分
１７ マンドレル下流口
１８，１９ オフセンター内腔口
２０ａ，２０ｂ 軸側シール手段
２１ａ，２１ｂ 閉塞されていない周囲側小部分
３８ ハウジング内表
２４，２５ チューブシート
２６，２７ 末端キャップ
２８，２９ チャンバー
３０，３１，３２，３３，３６，３７ Ｏ−リング
３４，３５ チューブ
Ｘ 軸
Ｙ，Ｚ 流体の流れ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ジェイ・クリフト・デロツィアー
アメリカ合衆国サウス・カロライナ州
29715，フォート・ミル，レオニダス・
ストリート 122
(72)発明者 ラヴィ・プラサド
アメリカ合衆国ノース・カロライナ州
28210，シャーロット，キングス・キャ
ニオン・ドライブ 9130
(72)発明者 チャールズ・ジェイ・ランクル
アメリカ合衆国ノース・カロライナ州
28277，シャーロット，ウィリアム・ペ
ン・レーン 10425
(72)発明者 ハリー・エフ・シュエイ
アメリカ合衆国カリフォルニア州91773,
サン・ディマス，カリェ・ガランテ
1386
(56)参考文献 特開 昭50−99972（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−245826（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−218605（ＪＰ，Ａ)
Claims (17)
- 【請求項１】 改良された耐溶剤性および機械的耐久性
を有するチューブシートを含むらせん型の中空繊維膜布
帛を収容したカートリッジを製造するための、下記工程
を含む方法： ａ．それぞれ内腔を有する複数の中空繊維膜を、たて糸
およびよこ糸を有する布帛様のアレイに形成し、その際
中空繊維は実質的に互いに平行であって布帛のよこ糸を
構成し、かつ布帛のたて糸を構成するフィラメントによ
り間隔をおいた関係に保持され；次いで ｂ．このアレイを中空繊維に対して実質的に平行である
軸に巻き取って、２末端および円筒形外表を有するらせ
ん巻き繊維膜束となし；そして ｃ．工程（ｂ）と同時に、中空繊維の融点より少なくと
も約１０℃低い融点を有し、かつ約０．０１−約１５０
ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する高強
度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂を溶融状態で押出し；該樹
脂を繊維束の２末端それぞれへ方向付け、これにより繊
維束の２末端それぞれを該樹脂内へポッティングして、
繊維束末端を隣接するモノリシックチューブシート内に
シールし、その際２チューブシート間の繊維束の一部は
樹脂を含まずに外殻側部領域を形成し；次いで ｄ．少なくとも第１の繊維束末端を構成する中空繊維の
内腔末端を露出させて繊維束の外部と連絡させる。 - 【請求項２】 高強度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂が中空
繊維の融点より少なくとも約２０℃低い融点を有する、
請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 高強度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂が約
０．１−約５０ｇ／１０分のメルトフローインデックス
を有する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 高強度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂が約１
−約４０ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有す
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 高強度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂が約５
−約２０ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有す
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 軸が、縦軸および円筒形外表、軸方向の
中ぐり、ならびに表面に沿って中ぐりと連絡する穿孔を
有する中空マンドレルにより構成される、請求項１に記
載の方法。 - 【請求項７】 繊維束の両端を構成する中空繊維の内腔
末端を露出させて繊維束の外部と連絡させる、請求項１
に記載の方法。 - 【請求項８】 下記の後続工程を含む、請求項１に記載
の方法： ｅ．工程（ｂ）の後に、繊維束の円筒形外表を不透性の
包装手段で被覆し；かつ ｆ．工程（ｂ）と同時に、外殻側部領域内に軸に対して
回転対称である形状の少なくとも１個の軸対称シール手
段を高強度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂から形成し、該シ
ール手段は上記の不透性包装手段と密封かみ合い状態に
あって軸から遠ざかる方向へ伸びており、これにより流
体の流れに対して非閉塞性である、外殻側部領域の軸側
小部分を形成し、該シール手段はこの小部分を通じて互
いに流体連絡する２個の外殻側部部分に外殻側部領域を
分割する。 - 【請求項９】 下記の後続工程を含む、請求項１に記載
の方法： ｅ．工程（ｂ）と同時に、外殻側部領域内に軸に対して
回転対称である形状の少なくとも１個の軸対称シール手
段を高強度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂から形成し、該シ
ール手段は軸を横切って円筒形ハウジング内部から離れ
た位置にある周囲へ伸びており、これにより円筒形ハウ
ジング内部とシール手段の周囲との間に、流体の流れに
対して非閉塞性である、外殻側部領域の小部分を形成
し、該シール手段はこの小部分を通じて互いに流体連絡
する２個の外殻側部部分に外殻側部領域を分割する。 - 【請求項１０】 高強度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂が、
少なくとも約３０％の結晶化度；および約１０，０００
−約５００，０００ｇ／ｍｏｌｅの重量平均分子量を有
する、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−１−ブテ
ン、ポリペンテン、ポリヘキセン、ポリメチルヘキセ
ン、ポリヘプテンおよびポリメチルペンテンよりなる群
の１または２以上の員子からなるポリオレフィンのホモ
ポリマー、コポリマー、ブレンドまたは混合物である、
請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 高強度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂が、
約６０−約８０％の結晶化度を有する高密度ポリエチレ
ンホモポリマーである、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 高強度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂が、
約２０，０００−約５０，０００ｇ／ｍｏｌｅの重量平
均分子量を有する、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】 中空繊維が、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリ−１−ブテン、ポリペンテン、ポリヘキセ
ン、ポリメチルヘキセン、ポリヘプテンおよびポリメチ
ルペンテンよりなる群の１または２以上の員子からなる
ポリオレフィンのホモポリマー、コポリマー、ブレンド
または混合物である高強度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂か
ら製造される、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】 中空繊維が約１６０℃の融点を有する
ポリプロピレンホモポリマーから製造され、高強度、耐
溶剤性の熱可塑性樹脂が約１３５℃以下の融点を有する
ポリエチレンホモポリマーである、請求項１３に記載の
方法。 - 【請求項１５】 請求項１、６、７、８、９、１０、１
１、１３または１４に記載の方法により製造される、改
良された耐溶剤性および機械的耐久性を有するチューブ
シートを含むらせん型の中空繊維膜布帛を収容したカー
トリッジ。 - 【請求項１６】 改良された耐溶剤性および機械的耐久
性を有するチューブシートを含むらせん型の中空繊維膜
布帛を収容したモジュールを製造するための、下記工程
を含む方法： ａ．それぞれ内腔を有する複数の中空繊維膜を、たて糸
およびよこ糸を有する布帛様のアレイに形成し、その際
中空繊維は実質的に互いに平行であって布帛のよこ糸を
構成し、かつ布帛のたて糸を構成するフィラメントによ
り間隔をおいた関係に保持され；次いで ｂ．このアレイを中空繊維に対して実質的に平行である
軸に巻き取って、２末端および円筒形外表を有するらせ
ん巻き繊維膜束となし；そして ｃ．工程（ｂ）と同時に、中空繊維の融点より少なくと
も約１０℃低い融点を有し、かつ約０．０１−約１５０
ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有する高強
度、耐溶剤性の熱可塑性樹脂を溶融状態で押出し；該樹
脂を繊維束の２末端それぞれへ方向付け、これにより繊
維束の２末端それぞれを該樹脂内へポッティングして、
繊維束末端を隣接するモノリシックチューブシート内に
シールし、その際２チューブシート間の繊維束の一部は
樹脂を含まずに外殻側部領域を形成し；次いで ｄ．少なくとも第１の繊維束末端を構成する中空繊維の
内腔末端を露出させて膜束の外部と連絡させ；次いで ｅ．繊維束用ハウジング、すなわち第１および第２ハウ
ジング末端ならびに円筒形ハウジング内部を備え、かつ
繊維束を収容するのに適した形状であり、第１繊維束末
端に隣接したチューブシートを円筒形ハウジング内部に
シールする手段を第１ハウジング末端に隣接して備えた
繊維束用ハウジング内へ繊維束を挿入し、繊維束を収容
したこのハウジングが上記の膜を通じて互いに連絡する
下記を含む２領域：（１）チューブシート間にある部分
の繊維束に対して外部であり、かつハウジング内にある
外殻側部空間、ならびに（２）中空繊維内腔および第１
繊維束末端を含む空間を定め；次いで ｆ．第１末端キャップ手段、すなわち第１ハウジング末
端に隣接し、かつ円筒形ハウジング内部および第１繊維
束末端と一緒に第１ハウジング末端をシールして膜内腔
と連絡する第１チャンバーを定めるのに適した形状をも
つ、キャップ手段を付与し；そして ｇ．第２末端キャップ手段、すなわち第２ハウジング末
端に領域し、かつ円筒形ハウジング内部および第２繊維
束末端と一緒に第２ハウジング末端をシールして膜内腔
と連絡する第２チャンバーを定めるのに適した形状をも
つ、キャップ手段を付与し；そして ｈ．外殻側部空間と連絡し、そこへの流体の注入および
取り出しを可能にすべく調整された少なくとも１個の口
を含む外殻側部アクセス手段をハウジングに設け；そし
て ｉ．第１チャンバーと連絡し、そこへの流体の注入およ
び取り出しを可能にすべく調整された少なくとも１個の
口をハウジングに設ける。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載の方法により製造さ
れる、改良された耐溶剤性および機械的耐久性を有する
チューブシートを含むらせん型の中空繊維膜布帛を収容
したモジュール。
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