JPH0460692B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、再生セルロースから成る平面フイル
ム、チユーブ状フイルム又は中空繊維の形の透析
膜を製造する方法に関する。

スイス国特許第191822号明細書から、セルロー
スを第三級アミンオキシド中で溶解させ、このよ
うな溶液を水性凝固浴に導入することによつてセ
ルロースを再生し得ることは公知である。セルロ
ースを第三級アミンオキシド中で溶解させる他の
方法は米国特許第3447939号明細書に記載されて
いる。

西独国特許出願公開第2830683号、同第2830684
号及び同第2830685号明細書にも、セルロースを
第三級アミンオキシドで溶解させる方法が記載さ
れており、この場合には好ましいアミンオキシド
はＮ−メチル−モルホリンであつて、第三級アミ
ンオキシドは場合により非溶解性希釈剤を含有す
る。

得られた貯蔵可能の生成物は、直接、非溶剤中
に押出すために使用することができ、この際フイ
ルム又は繊維が再生セルロースより生成する。

再生セルロースより成る平面フイルム、チユー
ブ状フイルム又は中空繊維の形の透析膜は従来か
ら知られているが、セルロースの再生はクオクサ
ム（Cuoxam）法、ビスコース法又は酢酸セルロ
ースの加水分解により行われうる。適用される方
法及び方法条件に応じて種々の透析特性、例えば
限外濾過能、種々の大きさの分子に対する透過性
及びこのような特性のいくつかの相互の諸関係を
有する膜が得られる。一般に流体力学的透過率は
拡散的透過率に対する特定の関係において成立す
る。

例えば西独国特許出願公開第2823985号には、
クオクサム法により製造されたセルロース膜が開
示されているが、同膜は普通クオクサム法の場合
に達成されるよりも大きい流体力学的透過率（限
外濾過能）を有している。この種の膜は、高血圧
症患者の治療の際に有効であるが、これらの患者
の場合にはより多量の血液を血液循環に返血する
ために高められた流体力学的透過率を有し、同時
に、クオクサム法により再生されたセルロースに
よつて達成れるような十分に高い拡散的透過率を
有する膜が望ましい。

クオクサム法により再生された再生セルロース
から成る透析膜は、１×10^-4ml／mmＮの限外濾過
能（UFL）を下回ると、同膜が透析用、特に血
液透析用の膜としてもはや使用できない程度にそ
の透析透過性を失う。

また、英国特許第1144759号明細書にも、大体
においてセルロース及び第三級アミンオキシドよ
り成る紡糸溶液からのセルロースの再生が記載さ
れていて、このように再生されたセルロースを透
析膜に使用できることが述べられているが、これ
に関連する多様な問題には全然触れていない。

本発明の課題は、十分な強さ、特に従来知られ
なかつた透析特性を有する再生セルロースより成
る透析膜を創作することであつた。

この課題は、冒頭記載の種類の方法において、
紡糸溶液の重量に対してそれぞれ７〜25重量％の
セルロース、93〜50重量％の第三級アミンオキシ
ド、場合により25重量％までのセルロースを溶解
しない希釈剤及び10重量％までの常用添加剤より
成る混合物を混合装置で温度80〜150℃で８分未
満で溶解させ、この溶液を脱ガスし、スロツトダ
イ、環状ダイ又は中空繊維用ダイによつて凝固浴
中に押出すとセルロースが再生されかつ平面フイ
ルム、チユーブ状フイルム又は中空繊維に成形さ
れ、次にこの成形された生成物を洗浄しかつ軟化
剤の添加後に温度50〜110℃で収縮防止下に乾燥
しかつ巻取ることを特徴とする方法によつて解決
される。

該方法において、前記の溶解時間が８分を越え
ると、なるほどフイルム又は繊維糸は製造できる
が、透析膜を製造することはできない。セルロー
スを溶解するための８分という時間は、従来セル
ロース膜の製造のために頻繁に使用されていた銅
アンモニアセルロースの場合に必要であつた時間
と比較すると極めて短い。

本発明により製造された透析膜の、ビタミン
B12に対する透析透過係数（DL）（20℃で測定）
は、従来公知の再生セルロースより成る透析膜の
同係数よりも明らかに大きい。特に、限外濾過能
が実際にはもはや測定されない場合にもなお顕著
なビタミンB12−透析透過係数を有する透析膜を
使用できることは有利である。

ところで、限外濾過能（UFL）、限外濾過速度
（UFR）および透析透過係数（DL）は透析膜の
能力評価の重要な基準である： UFRは、単位時間に一定圧力で単位面積当り
に透過される液体容量として定義されている： UFR＝ΔV／Δt・ｆ・ｐ（ml／ｈ・m²・Torr） ここでΔV＝透過された液体容量（ml） Δt＝透過時間（ｈ） Ｆ＝透過面積（m²） ｐ＝圧力（mmHg） UFLの場合にはΔt＝min、ｐ＝Ｎ／m²［Ｎ（ニユ
ートン）＝Kg・ｍ／s²］であつて、UFLとUFRと
の間には次の関係がある： UFL＝0.000125・UFR（ml／minN） DLはフイツク（Fick）の第一法則の比例定数
である： −Va・In＝C_t／C_p＝DL・Ｆ・ｔ DL＝Va／Ｆ・ｔ・InC_p／C_t（cm／min） ここでVa＝容器中に存在する容積 Ｆ＝有効膜表面積（ml） ｔ＝透析時間（mm） C_p＝出発濃度（mg／） C_t＝ｔ時点での濃度（mg／） 本発明による抜群の透析膜は、全部又は一部分
が置換セルロースより成る透析膜であり、この際
置換セルロースの置換度は好ましくは0.1〜0.7で
ある。

本発明の範囲内で、限外濾過能が比較的小さい
にもかかわらずビタミンB12に対する透析透過係
数が大きい良好な透析膜を形成する置換セルロー
スは、カルボキシアルキルセルロース、アルキル
化セルロース例えばメチルセルロース、エチルセ
ルロースであり、また混合置換セルロース例えば
ヒドロキシプロピル−メチル−セルロースであ
る。

第三級アミンオキシドとしては例えばトリエチ
ルアミンオキシド、ジメチルシクロヘキシルアミ
ンオキシド、ジメチルエタノールアミンオキシ
ド、ジメチルベンジルアミンオキシド、メチルピ
ペリジンオキシド、メチルピロリジンオキシド、
ピリジンオキシドが適当であることが判つた。し
かしＮ−メチル−モルホリン−Ｎ−オキシドが好
ましい。場合により紡糸溶液はセルロースを溶解
しない希釈剤10〜25重量％を含有している。この
ような希釈剤としては、水、低級一価及び多価ア
ルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルスル
ホキシド、高沸点アミン、特に第三級アミンオキ
シドに相応するアミンが適当である。

透析膜における限外濾過能に影響するパラメー
タは、紡糸溶液中のセルロースの濃度であつて、
濃度が低下すれば限外濾過能は高くなる。セルロ
ース濃度が高くなると粘度が高くなり、この高い
粘度によつて紡糸性は劣化する。

場合により紡糸溶液に10重量％での添加物を加
える。添加物としては例えば粘度に影響を与える
添加物、安定剤及び／又は軟化剤が該当する。安
定剤は過度に大きい重合度の分解及び再生セルロ
ースの変色に影響を及ぼすその他の障害を防止す
る。このためには従来クエン酸及び／又はグルコ
ースが有効であることが判つている。添加物とし
ては紡糸溶液に可溶の無機及び／又は有機塩を使
用して、例えば多孔構造に影響を与えることがで
きる。

従来公知の透析膜の場合にはセルロースとして
常に重合度の高い高価なセルロース、例えばコツ
トンリンターが使用されたが、本発明による透析
膜の場合には重合度の低いセルロースも難なく使
用することができる。ただ毒物学的理由から血液
中に移行する性質の物質がセルロース中に残存し
ていないことが保証されていなければならない。
つまり樹脂及びヘミセルロースを含有しないよう
に注意しなければならない。

押出機内の温度は、使用された種類のセルロー
スによつて許容されうるような高さに調節すべき
である。押出機の温度が高い場合には滞留時間は
低減されうる。温度が上昇するにつれて、セルロ
ース−アミンオキシド混合物の粘度は減少し、そ
れによつて加工利点が得られる。例えば押出機に
おける脱ガスが容易化される。また温度の上昇に
伴う粘度の減少によつて、高いセルロース濃度を
有するセルロース−アミンオキシド混合物を製造
することができる。高いセルロース濃度を有する
混合物の加工は、比較的小さい限外濾過能とビタ
ミンB12に対する高い透析透過係数とを結合する
特有な特性を有する膜を形成する。

紡糸溶液を製造するための混合物は、最高150
℃の温度までなおセルロースの重大な損傷なしに
加工することができ、特に同混合物に例えば３％
のクエン酸を安定剰として加えた場合にはそうで
ある。いずれにしても加工温度は選択された第三
級アミンオキシドの融点以上でなければならな
い。セルロースを溶解しない希釈剤を混入するこ
とによつて該当する大部分の第三級アミンオキシ
ドの融点は著しく低下するので、紡糸溶液を製造
するためには温度はすでに約80℃で十分である。

凝固浴としては、第三級アミンオキシドと混合
できるような液体及び溶液が適当である。本発明
では水、低級一価及び多価アルコール、ケトン、
アミン、特に水性溶液を挙げることができる前記
物質は単独で又は相互に混合して使用することが
できる。凝固浴は凝固に影響を与えるために好ま
しくは１〜25重量％の第三級アミンオキシドを含
有する。

場合により、再生セルロースの膨潤を凝固時に
制限するために、凝固浴に塩、例えば硫酸ナトリ
ウム又は酢酸ナトリウムを加えてあつてもよい。

一般には凝固浴温度は室温である。透析膜の透
析能力の低下を回避するためには、高い凝固浴温
度は避けなければならない。

前記条件下では大抵の場合凝固浴中の滞留時間
は２分で十分である。第三級アミンオキシド、場
合により添加物の残分の洗浄は、常法により12〜
40°の水との向流で行なわれ、たかだか２〜４分
の滞留時間を要する。

乾燥時の角質化及び脆化を防止するために洗浄
されなお湿潤している透析膜に軟化剤を添加す
る。これは、軟化剤の水性及び／又はアルコール
性溶液中に浸漬するか又は該溶液を噴霧するか又
は押出すことによつて行なわれる。血液透析の目
的のためには一般に、毒物学的に限定されること
なく使用することのできるような化合物のみが考
慮される。グリセリン、ポリエチレングリコー
ル、１，３−ブタンジオオール、グルコース又は
前記物質の混合物が適当であることが判つた。

得られた本発明による透析膜は、再生セルロー
スより成る他の種類の透析膜から知られているよ
うな方法で50〜110℃の温度で乾燥する。このた
めにはロール乾燥機、バンド乾燥機又は収縮防止
下に乾燥の実施を保証する他の型の乾燥機が適当
である。収縮防止とは、縦及び横方向の寸法の減
少を十分に除去する手段をとることを意味する。
厚さの減少は許される。一般には乾燥は高い温度
から始め、乾燥区間の終端部に向つて温度を下げ
る。

紡糸溶液を製造するための混合物は、本発明の
特別な実施態様の場合４分未満で溶解され、これ
は特に押出機での相応に高い湿度によつて可能に
なる。

しかし押出機内の高い温度は、紡糸溶液がすで
に安定剤を含有する場合にしか得られない。安定
剤を含有しない紡糸溶液混合物にとつては、90〜
110℃の押出機内の温度範囲が好ましい。

本発明による透析膜は、試験分子としてのビタ
ミンB12のクリアランスによつて表現される所謂
中分子範囲（500〜5000ｇ／mol）の高い透析透
過性を有する。この高い透析透過性は、後処理後
に水の水圧透過性（限外濾過能）が血液透析に最
適な値に極端に低下する場合にも大体において保
持されている。

前記後処理は、得られた透析膜を軟化剤の添加
前に含水液中で温度50〜105℃、好ましくは60〜
80℃で５〜50分、好ましくは10〜20分処理するよ
うに実施する。

含水液としては、水のものの他に75〜85重量％
水性ヒドラジン溶液又は水及び／又は炭素原子１
〜３個を有する１価アルコール及びグリセリンか
ら成る混合物が好ましい。

紡糸溶液を混合して均質な脱ガス溶液を得るた
めの特に有利で短い滞留時間がそれを用いて得ら
れた混合装置としては、脱ガス帯域を有する二軸
スクリユー押出機が特に有利であることが判つ
た。二軸スクリユー押出機のスクリユーは同じ回
転方向を有するのが好ましい。

次に実施例により本発明を詳述する。

例 １ アンヒドログルコース単位795（量平均分子量）
の中度の重合度を有するブナの亜硫酸パルプ20重
量％、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド68重
量％及び水12％より成る混合物を36g／minの量
で脱ガス帯域及び同調スクリユーを有する二軸ス
クリユー押出機中に供給二軸スクリユーを介して
連続的に供給する。押出機は100℃に加熱してあ
つた（吸込帯域は例外）。脱ガス帯域で10ミリバ
ールで同混合物は脱ガスされ、この際空気及び水
の一部が除去される。押出機での４分の滞留時間
後に得られた透明溶液は濾過され、計量ポンプで
紡糸口金に供給された。スロツト幅180mm及び間
隙調整600μmを有するノズルは130°に加熱されて
いて、凝固浴表面上の10mmの距離に配置されてい
た。凝固浴として20℃の水を使用した。吐出速度
4m／min及び凝固浴滞留時間2.5分で膜を凝固さ
せ、洗浄しかつ軟化剤浴（組成：グリセリン35重
量％、エタノール45重量％及び水20％）で浸漬し
て二本高速ロール機で絞つた後、バンド乾燥機で
チヤンバー温度65℃で収縮防止下に乾燥し、巻取
つた。このようにして得られた膜は透明で、次の
透析特性を有していた： UFL＝3.2×10^-4（ml／min） DL（ビタミンB12）＝3.9×10^-3（cm／min） DIN（Deutsche Industrie Norm＝ドイツ国工
業標準規格）53455による破断荷重は縦方向に関
して1836cNであり、破断伸びは25.9％である。
乾燥状態での膜厚は13μm、含水量は7.9％、グリ
セリン含量は25％である。

例 ２ 同様にして、例１記載のパルプ14％を含有する
紡糸溶液を加工して膜を製造した。乾燥膜は次の
値を有していた： UFL＝6.3×10^-4（ml／minN） DL（ビタミンB12）＝6.1×10^-3（cm／min） DL（尿素）＝37.3×10^-3（cm／min） 膜厚＝13μm 破断荷重：縦＝1600cN：横500cN 破断伸び：縦＝23％：横＝140％ 含水量＝８重量％ グリセリン含量＝22重量％ 例 ３ スロツトダイの代りに加熱可能の心部−ケーシ
ング対称二構成ダイを使用した。ノズル孔の外径
は1100μmであり、コアーピンは700μmの径を有
していた。紡糸溶液は22％のセルロース濃度を有
していた。紡糸口金１個当りの供給量1.8ｇ／
min、吐出量15m／minで外径300μm及び肉厚
20μmを有する中空繊維が得られた。塩化メチレ
ンで内部液を除去し、送風乾燥した後該中空繊維
をその透析特性について試験した： 限外濾過速度（UFR）を測定し、比較をより
良くするための限外濾過能に換算した。

UFR（200℃で測定）は3.5（ml／m²hTorr） であり、これはUFL＝4.3×10^-4（ml／minN）に相当 する。

DL（ビタミンB12）＝5.5×10^-3（cm／min） 例 ４ 例１と同様にして製造した膜は、軟化剤を添加
する前に75℃で12分水で後処理し、次に常法で軟
化剤を加えて乾燥した。これによつてDL（ビタミ
ンB12）＝2.6×10^-3（cm／min）であるにもかかわら ずUFLは実際にはもはや測定されなかつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 再生セルロースから成る平面フイルム、チユ
   ーブ状フイルム又は中空繊維の形の透析膜を製造
   するに当り、紡糸溶液の重量に対してそれぞれ７
   〜25重量％のセルロース、93〜50重量％の第三級
   アミンオキシド、場合により25重量％までのセル
   ロースを溶解しない希釈剤及び10重量％までの常
   用添加剤より成る混合物を混合装置で温度80〜
   150℃で８分未満で溶解させ、この溶液を脱ガス
   し、スロツトダイ、環状ダイ又は中空繊維用ダイ
   によつて凝固浴中に押出すとセルロースが再生さ
   れかつ平面フイルム、チユーブ状フイルム又は中
   空繊維に成形され、次にこの成形された生成物を
   洗浄しかつ軟化剤の添加後に温度50〜110℃で収
   縮防止下に乾燥しかつ巻取ることを特徴とする前
   記透析膜の製造方法。 ２ 凝固浴が第三級アミンオキシドと混合可能な
   液体又は溶液である特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ 第三級アミンオキシドと混合可能な液体又は
   溶液の主要量が水、一価又は多価アルコール、ケ
   トン又はアミン又はこれらの混合物である特許請
   求の範囲第２項記載の方法。 ４ 凝固浴が第三級アミンオキシド1.0〜25重量
   ％を含有する特許請求の範囲第１項から第３項ま
   でのいずれか１項記載の方法。 ５ 紡糸溶液が添加物として安定剤を含有する特
   許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１
   項記載の方法。 ６ 紡糸溶液が添加物として軟化剤を含有する特
   許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１
   項記載の方法。 ７ 紡糸溶液用混合物を４分未満で溶解させる特
   許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１
   項記載の方法。 ８ 紡糸溶液用混合物を温度90〜110℃で溶解さ
   せる特許請求の範囲第１項から第７項までのいず
   れか１項記載の方法。 ９ 得られた透析膜を軟化剤の添加前に含水液で
   温度50〜105℃で５〜50分処理する特許請求の範
   囲第１項から第８項までのいずれか１項記載の方
   法。 １０ 含水液として75〜85重量％水性ビドラジン
   溶液を使用する特許請求の範囲第９項記載の方
   法。 １１ 含水液として水及び／又は炭素原子１〜３
   個を有する一価アルコール及びグリセリンより成
   る混合物を使用する特許請求の範囲第９項記載の
   方法。 １２ 含水液がグリセリン10〜40重量％含有する
   特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １３ 得られた透析膜の処理を温度60〜80℃で実
   施する特許請求の範囲第９項から第１２項までの
   いずれか１項記載の方法。 １４ 処理時間が10〜20分である特許請求の範囲
   第９項から第１３項までのいずれか１項記載の方
   法。 １５ 混合装置として脱ガス帯域を有する二軸ス
   クリユー押出機を使用する特許請求の範囲第１項
   から第１４項までのいずれか１項記載の方法。 １６ 二軸スクリユー押出機のスクリユーが同じ
   回転方向を有する特許請求の範囲第１５項記載の
   方法。 １７ 再生セルロースから成る平面フイルム、チ
   ユーブ状フイルム又は中空繊維の形の透析膜を製
   造するに当り、紡糸溶液の重量に対してそれぞれ
   ７〜25重量％の全部又は一部分置換されたセルロ
   ース、93〜50重量％の第三級アミンオキシド、場
   合により25重量％までの前記セルロースを溶解し
   ない希釈剤及び10重量％までの常用添加剤より成
   る混合物を混合装置で温度80〜150℃で８分未満
   で溶解させ、この溶液を脱ガスし、スロツトダ
   イ、環状ダイ又は中空繊維用ダイによつて凝固浴
   中に押出すと前記セルロースが再生されかつ平面
   フイルム、チユーブ状フイルム又は中空繊維に成
   形され、次にこの成形された生成物を洗浄しかつ
   軟化剤の添加後に温度50〜110℃で収縮防止下に
   乾燥しかつ巻取ることを特徴とする前記透析膜の
   製造方法。 １８ 置換セルロースの置換度が0.1〜0.7である
   特許請求の範囲第１７項記載の方法。