JPH03500859A - 機械的壁補強材を有するシリコンゴム薄膜管の製造方法，機械的壁補強材を有する薄膜管の構成及びこの薄膜管の使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 機械的壁補強材を有するシリコンゴム薄膜管の製造方法１機械的壁補強材を有す る薄膜管の構成及びこの薄膜管の使用方法 本発明は機械的壁補強材を有するシリコンゴム薄膜管の製造方法、及び機械的壁 補強材を存する薄膜管の構成に関する。

例えば発酵の際に栄養媒に酸素を送り込むが如き気体交換プロセスの実施のため に、気体透過性のシリコンゴムの薄膜を使用することが公知である。孔の無いプ ラスチック材料中で溶解及び拡散が進行する結果、気体交換は気泡を伴わずに行 われる。反応器中に装備される薄膜面が大きいほど、また薄膜に隣接する相の間 の気体の分圧の差が大きく、それだけ薄膜が薄いほど、交換速度は大きくなる。

液体の相が関与している限り、更に薄膜表面の流れを良くするように努めるべき である。突出した気体透過性のゆえにシリコンゴムは他の重合体材料に比べ特に 好適である。西独国特許明細書第２９４０４４６号で既に、発酵器での培養の酸 素供給のために壁の薄いシリコンチューブを用いることが提案、された。チュー ブの直径が僅かに約５＋ｎ＋ｏ、壁の厚さが約０．５Ｍである場合、このシリコ ンチューブで達成可能な酸素交換率は管１メートル当り約５０■０！／ｈである が、これは、シリコンチューブの持つ機械的な強度が限られていて、担い得る超 過圧力が最大１バールまでであることによる。シリコンチューブの機械的な強度 が限られているために圧力を高めるにも直径を大きくするにも可能性に限りがあ り、シリコンチューブでは比較的価かな酸素交換率が可能であるにすぎない。こ の欠点を除くために、西独国公開明細書第３１２２１８６号により既に、液体の 通気及び脱気のために特殊鋼から成る支持織物を備えたシリコン薄膜を製造する ことが提案されたが、このシリコン薄膜では支持織物が静電気的に重合体で被覆 される。薄膜の厚さはここでは１μｍから５００μｍである。このようにして製 造されるシリコン薄膜には、静電被覆の際、薄膜の機能を失うことにつながる欠 損箇所が生じかねないという欠点がある。縦糸及び／又は横糸方向に交互に一重 又は二重に織られている金属の支持織物の静電被覆によって、気体交換プロセス 用のシリコン薄膜を製造する場合、一様に薄く穴のない膜を得るための、不可欠 で費用のかさむ織物の準備が不利である。欠損のない静電被覆の実施に結び付い た諸困難のために、このように製造されるシリコン薄膜は地歩を占めることがで きなかった。

代わるものとして、可撓性の織物補強材によって加圧可能に構成され、従ってよ り高い気体交換率が可能となるシリコンチューブを用いることが提案された。酸 素の場合このチューブで、チューブ１メートル当り１５０■０、／ｈの送り込み 率が達成された。それにも拘らず、容積が５０リットル以上の反応器中での高い 変換率でのプロセスでは、なお大量のチューブが必要とされ、これらの大量のチ ューブを反応器中に装備するには、工業的に経費のかかる追加の保持装置が必要 になる。目下普通に用いられているのは外径が約５ｍｍ、壁の厚さが０゜５　ｍ ｍの薄膜チューブである。織物補強材はチューブの外壁か、相互に貼り合わされ る二つのシリコンチューブの間に備えられている。この種の補強されたシリコン チューブを製造する場合、常に、補強されていない加硫されたシリコンチューブ が基になる。補強材が外側に来る場合は第二の作業段階で織物の被覆が公知の方 法により装着される。一体となった織物補強材を備えた別の形のチューブは、外 側を被覆したシリコンチューブを次の工程で押出し機に通し、この押出し機が約 ０．１　ｔｎｒｎ乃至０．２ｗｏｎの厚さのシリコンの層をチューブ又は織物補 強材上に吹き付けることによって得られる。外側にシリコンを吹き付けられたチ ューブはその後公知の方法で加硫される。この種の補強されたシリコン薄膜チュ ーブ組織は補強されていない薄膜組織に比べより高い気体交換率を有する点です ぐれている。これにより、与えられた交換プロセスの実施に必要な薄膜面を減ら すことができ、経費が節約される。しかしながら、気体交換プロセスを大きな機 器で高い交換率で実施しなければならない場合には、大量のチューブが必要であ り、これら大量のチューブを当該機器中に装備するには経費を上昇させる追加の 保持装置が必要になる。こうして例えば、作業容積１−の発酵器で１００　ｇ　 Ｏ２／　ｈの酸素を必要とする動物性の細胞の培養を行うためには６６６ｍのシ リコンチューブを装備しなければならない。チューブの長さ、従ってチューブの 必要を減らし、工業的な経費を下げるためには、外径がより大きく、従って気体 を送り込む固有性能がより高い薄膜チューブを用いることが望ましい。しかしな がら、外径が例えば２０ｍｍ以上のこの種のシリコンチューブの製造は、織物補 強材が上に装着されねばならないシリコンチューブの壁の厚さをも同時に約２　 ｍｍ又は３　ｍｍにふやす場合にのみ、技術的に可能である。しかしながら、こ のように壁の厚いシリコンチューブによってはわずかな気体交換率しか可能でな く、従って工業的に使用するには関心を引かない。更にこのようなシリコンチュ ーブでは大量のシリコンゴムが必要となるため、チューブに相当な経費がかかる ことともなろう。更に、保持装置及び支持装置は用いないことにすることが望ま しい。一つにはここで妨げになる沈澱が形成される恐れがあり、他方で障害発生 率が高くなるが、これは加圧の際に薄膜チューブが支持箇所で破損することが起 こり得るためである。

本発明の課題は、壁の薄い構成で、公知のシリコンチューブより著しく大きい直 径を持ち、安定した形をしているため大きな発酵器中に装備する場合にも支持装 置及び保持装置を必要としない、機械的壁補強材を有するシリコンゴム薄膜管を 、製造し得る方法を示すことにある。

本発明によればこの課題の解決は、方法に関しては請求の範囲１又は２又は３の 特徴部分に記載の特徴によって、薄膜管に関しては請求の範囲５の特徴部分に記 載の特徴によって行われる。

本発明によれば、壁に穴又はその他の破れを有する、金属、金属の織物、金属薄 板、又はプラスチックから成る、形の堅固な、場合によっては既成の中空シリン ダーが使用され、この中空シリンダー上に、薄くて気体透過性の本来のシリコン ゴム薄膜が箔として被着される。この箔は従来の浸漬法又は押出し法及びこれに 続く加硫によって直接中空シリンダー上に造り出すことができる。

また市販されている補強された又は補強されていないシリコンゴムの手薄膜を用 い、これを中空シリンダーのまわりに巻いて縦の継ぎ目で相互に貼り合わせるこ とも可能である。既成の壁の薄いシリコンチューブを用い、これを中空シリンダ ーに引きかぶせることも有利であろう。

形の堅固な中空シリンダーとしては管の壁に少なくとも一つの破れを備えた平滑 管も適している。この場合管の外壁とシリコン薄膜の内側との間に網又は織物を スペーサーとして挿入せねばならないが、この網又は織物が、少なくとも一つの 破れを通って管から流れて来る気体がシリコン薄膜上に一様に分配されることを 保証する。

中空シリンダー上で加硫されたシリコン膜を持つ薄膜管の場合、シリコンゴムが シリンダー壁の穴を塞ぐ。良好な気体透過性を得るために本発明で重要なことは 、シリンダー壁に厚さ０．０５ｍｍ乃至１　ｍの材料を用いることである。その 際１　ｍｍ乃至３１ｎＩｎの大きさの丸い、又は角のある。又は細長い開口を備 えた金属薄板、又は網目の間隔がＯ，Ｏ’５ｎ＋ｍ乃至２Ｍの金属の織物を用い ることが有利である。破れ部分の横断面の総和がシリンダーの壁面の２０％乃至 ７０％になることが有利である。基になる成分としては従来のシリコンゴム混合 物を用いることができるが、このシリコンゴム混合物は場合によっては更に、シ リコン膜が中空シリンダーの材料によりよく付着するようにする添加物を含んで いる。粘度の調整はその時々の製造者の指示に従って行われ、必要な場合には溶 剤を用いて更に薄くすることができる。

更に、厚さが例えば０．２ｍの壁の薄いシリコンチューブを、中空シリンダー上 に被着するか、又は中空シリンダーの内壁に取付ければ、本発明によるシリコン ゴム薄膜管が得られる。この場合シリコンチューブをシリンダー壁と貼り合わせ ることが有利であるが、その際市販のシリコン接着剤を用いることができる。内 部圧力を高めることによって高い気体送り込み率を達成するために、気体透過性 のシリコン薄膜上に、それ自体は公知の織物補強材を圧力担持体として装着する ことができる。更に、第二の薄いシリコン薄膜をこの織物補強材上に装着すれば 有利である。この第二のシリコン薄膜は織物補強材に沈澱が生じるのを妨げ、ま た場合によっては必要になる薄膜管の浄化を容易にするという課題を負っている 。圧力に対する耐性を更に向上させるために、更に、シリコン薄膜、織物の被覆 、スペーサー及び中空シリンダーを適当なシリコン接着剤を用いて相互に貼り合 わせることも可能である。気体の供給は薄膜管の端で、相応に適合せしめられた 接続管を介して行われる。

穴のあいた金属薄板、又は金属の織物、又は穴のあいたプラスチックから成り、 シリコンの層を備えているか、又は外側或いは内側にシリコンチューブが貼り付 けられている、本発明による薄膜管の利点は、金属の織物（網目間隔０．４ｍｎ ＋）から成りシリコンの層が施されている、長さ１０００ｍｍ外径３０ｗｎの薄 膜管の例が示す如く、明白である。管状の支持要素上に０．２　ｍｍの厚さのシ リコン薄膜が装着され、織物の被覆が装備され、この織物の被覆上に更に０．２ ＋ｎｎ＋の厚さのシリコンゴムからなる保護被覆が装着された。この種の薄膜管 の固有Ｏ１透過率が、管内部の酸素分圧が５バールの場合、管一本一時間当り１ ０００■０．であることにより、作業容積１Ｍの工業的な発酵器への酸素供給の ために必要となるのは、長さ２ｍの管が約５０本にすぎないが、通例なら６６６ ｍの補強されたシリコンチューブが必要なところである。

これらの管を反応器の縦軸に平行に環状に揃えて配設することが有利である。こ の配設を幾つかの互いに同心の円で行うことも可能である。これらの管を上と下 で円環に結合し、これらの円環を介して気体を供給することもできる。薄膜管を 平行に接続しようとする場合、円環を管で製造することが有利である。一方の管 を介して例えば酸素の如き気体が供給され、他方の管を介して例えば二酸化炭素 の如き望ましからぬ気体が排出される。同様に薄膜管を中央の誘導管に固定する ことも可能である。

薄膜管は平行に接続することも前後に接続することもできる。又、反応器の外の 液体循環中に気体を送り込むことも可能である。本発明によるシリコン薄膜管の 更に別の使い方に於いて、二つの薄膜管を組み合せて二つの側に作用する一つの 薄膜管にすることもできる。このためには直径の異なった本発明による二つの薄 膜管の一方を他方の中に設置して、端面は相互に気密に結合し、必要な給気導管 又は排気導管を取り付ける。

本発明の更に別の特徴は従属請求の範囲に述べられている。図面には本発明によ る薄膜管の構成及び配設の例が示されており、以下にこれらをより詳細に説明す る。

第１図は相互に平行に配設された薄膜管の構成の概略側面図、 第２図は直列に接続された薄膜管の配役を示す図、第３図は二重壁薄膜管の構成 の概略側面図、第４図及び第５図は更に別の薄膜管の構成の側断面図及び上面図 である。

第１図による配設では幾つかの薄膜管ｌが相互に平行に配置されている。各薄膜 管１は中空シリンダー２から成り、その中空シリンダー壁５には破れ（穴）３が 形成されている。中空シリンダー壁５の外側の面には夫々シリコンゴム層４があ る。各薄膜管１は接続導管９によって給気導管７及び排気導管１０に接続されて いる。薄膜管ｌの中空シリンダー２は穴の開いた金属薄板又は金属の織物から成 ることが可能である。

第２図に概略的に示された配設では薄膜管ｌは例えば発酵器の容器壁１１の間に 直列に接続されている。薄膜管１は第１図で述べたように構成されている。薄膜 管１相互間の接続は接続導管８によって行われる。

第３図には、一方が他方の中に同軸に押し込まれている二つの薄膜管ｌから成る 気体交換器６が概略的に示されている。薄膜管ｌの間には円環状の室１２が形成 されており、この室は給気導管７及び排気導管工０と接続されている。こうして この気体交換器によって、気体を薄膜管１の両側で周囲の液体中に送り込むこと ができる。

外径の異なる更に多くの気体交換器６を相互に入れ子にすることも可能であり、 これによって特にコンパクトな構造の効率のよい気体交換器が得られる。

第４図及び第５図に示されている薄膜管１３は担持要素として、直径が１５ｍｍ 以上であってよい中央の中空シリンダー２を有している。シリンダー円筒壁１５ には破れ（穴）３が穿設されている。中空シリンダー２の外側面１７上には気体 透過性のスペーサー１８が配設されている。スペーサー１８には、内側面２１が スペーサー１８上に支持されたシリコン薄膜１９が装着されている。

シリコン薄膜１９の厚さは０．５　ｔｎｍ以下であってよい。シリコン薄膜１９ の外側面２０上に織物補強材２２が配設されている。この織物補強材は更に別の シリコン薄膜２３でおおわれている。シリコン薄膜２３の代わりにシリコンゴム 層４を被着してもよい。シリコン薄膜２３又はシリコンゴム層４は、薄膜管１３ の気体交換能力を損ないかねない汚濁物が織物補強材２２に生じるのを妨げるの に役立つ。中空シリンダー２の代わりにワイヤー管を担持要素として用いること もできる。この場合スペーサー１８は不要となろう。上述の薄膜管１３は０．３ ｍ以上の長さに製造することができる。

薄膜管ｌ、１３は容積が０．０５　ｒｒｒ以上の容器での気体交換プロセスに適 している。その際このプロセスは、中空シリンダー２の中に水のような液体が、 容器壁１１と中空シリンダー壁５の間に気体又は混合気が入るように、実施する ことができる。又、中空シリンダー２の中に気体又は混合気を送り込むことも可 能であり、この場合には容器壁１１と中空シリンダー壁５の間に水のような液体 が入ることが可能である。

浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） ４θ 手続補正書（方式） ■、事件の表示　ＰＣＴ／ＥＰ　８９１００５７８３、補正をする者　事件との 関係　特許出願人住所　ドイツ連邦共和国、デー２１００　ハンブルク　９０、 マルムストルフエルヴエーク　７４ 氏名　ブロイティガム、ハンスーユルゲン４、代　理　人　〒１０５東京都港区 新橋５の１９主 皇＼ グ ５、補正命令の日付　平成２年１１月６日７、補正の内容 （１）　適正な因面の翻訳文を別紙添付の通り補正する。

以上 間際調査報告 ｍ−−＾ν〜−ＩＩＬＰＣＴ／ＥＰ　８９１００５７８国際調査報告 ＥＰ　８９００５７８

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．機械的壁補強材を有するシリコンゴム薄膜管の製造方法において、 シリンダー壁に破れが形成されている金属又はプラスチック１７から成る中空シ リンダーを水平にしてシリコンゴム浴に浸し、次に中空シリンダーを回転させる ことにより、中空シリンダーと結合していないしたたりかねないシリコンゴムを 遠心力によって除去し、次に中空シリンダーに付着しているシリコンゴム膜を加 硫して、これが中空シリンダーのシリンダー壁の破れをふさぐようにすることを 特徴とする方法。
2. ２．機械的壁補強材を有するシリコンゴム薄膜管の製造方法において、 負圧を与えることによってシリコンチューブの直径を広げ、次に、シリンダー壁 に破れが構成されている金属又はプラスチックから成る中空シリンダーをシリコ ンチューブの中に押し込み、その後負圧の解除によりシリコンチューブを中空シ リンダー上に収縮させ固定せしめることを特徴とする方法。
3. ３．機械的壁補強材を有するシリコンゴム薄膜管の製造方法において、 シリコンチューブの内部空間に負圧を与えることによってシリコンチューブの直 径を小さくし、次に、シリンダー壁に破れが形成されている金属又はプラスチッ クから成る中空シリンダーの中に引き入れ、次に、負圧の解除によりシリンダー の内壁上に載置し、加圧してシリンダー内壁に貼り付けることを特徴とする方法 。
4. ４．織物補強材を備えたシリコンチューブを用いることを特徴とする、請求の範 囲２及び３に記載の方法。
5. ５．請求の範囲１乃至４に記載の方法による機械的織物補強材を有するシリコン ゴム薄膜管において、気体透過性のシリコンゴム層（４）が、金属又はプラスチ ックから成り破れ（３）を有し形の堅固な中空シリンダー（２）に支持されてい ることを特徴とする薄膜管。
6. ６．シリコンゴム層（４）の厚さが０．０５ｍｍ乃至１ｍｍであることを特徴と する、請求の範囲５に記載の薄膜管。
7. ７．シリコンゴム層（４）が中空シリンダー壁（５）の破れ（３）をふさいでい ることを特徴とする、請求の範囲５及び６に記載の薄膜管。
8. ８．シリコンゴム層（４）が中空シリンダー壁（５）の外側面上にあることを特 徴とする、請求の範囲５乃至７に記載の薄膜管。
9. ９．シリコンゴム層（４）が中空シリンダー壁（５）の内側面上にあることを特 徴とする、請求の範囲５乃至８に記載の薄膜管。
10. １０．シリコンゴム層（４）がシリコンチューブによって形成されることを特徴 とする、請求の範囲５，６，８及び９に記載の薄膜管。
11. １１．シリコンゴム層（４）が、中空シリンダー（２）のまわりに巻かれその上 に固定されている織物補強されたシリコン薄膜から成っていることを特徴とする 、請求の範囲５，６，８及び９に記載の薄膜管。
12. １２．シリコンゴム層（４）が中空シリンダー（２）の中空シリンダー壁（５） に貼り合わされている、又は加硫されていることを特徴とする、請求の範囲５， ６，８乃至１１に記載の薄膜管。
13. １３．中空シリンダー壁（５）の自由な横断面が２０％から７０％であり、中空 シリンダー壁（５）の破れ（３）の大きさが０．１ｍｍ以上であることを特徴と する、請求の範囲５乃至１２に記載の薄膜管。
14. １４．破れ（３）を有するシリンダー管（２）の外側面（１７）上に気体透過性 のスペーサー（１８）が配設されており、該スペーサ上にシリコン薄膜（１９） が敷設されており、該シリコン薄膜は当接する織物補強材（２２）によって取り 巻かれていることを特徴とする、請求の範囲５乃至１３の何れかに記載の薄膜管 。
15. １５．織物補強材（２２）上にシリコン薄膜（２３）又はシリコンゴム層（４） が配設されていることを特徴とする、請求の範囲１４に記載の薄膜管。