JPH0655042A

JPH0655042A - 中空糸の加工方法

Info

Publication number: JPH0655042A
Application number: JP4226407A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Mukoda; 明博向田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1992-08-03
Filing date: 1992-08-03
Publication date: 1994-03-01

Abstract

(57)【要約】【目的】多数の樹脂製中空糸の束をレ─ザ─加工し、
切断しつつ各樹脂製中空糸の開口部を目詰することが必
要とされる場合に、低い炭化率で良好な目詰率を得るこ
とのできるレ─ザ─加工方法およびその装置を得る。【構成】多数の樹脂製中空糸の束（４）を長手方向に
直交する方向からレ─ザ─ビ─ム（１）で切断し、かつ
それぞれの中空糸（３）の目詰をする際に、中空糸の束
（４）の溶断方向の厚さに応じて、レ─ザ─のビ─ム
系、アシストガス（６）の種類とその吹き付け圧力、お
よびレ─ザ─ビ─ム（１）と中空糸の束（４）との相対
移動速度を設定する。上記各操作要因を適切に設定して
レ─ザ─により切断しつつ各樹脂製中空糸の開口部を目
詰することにより、各樹脂製中空糸（３）について低い
炭化率で良好な目詰率を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂製中空糸の加工方
法、特に、レーザーを使用した中空糸の加工方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、樹脂製中空糸の束を加工し、
最終製品、例えば液体濾過用フィルタとするまでの一工
程として、樹脂製中空糸の束を構成する樹脂製中空糸
を、目詰めしつつ切断する工程がある。目詰めとは、樹
脂製中空糸の開口部を塞ぐことである。上記のような、
樹脂製中空糸の束の切断を行い、さらに各樹脂製中空糸
の目詰めを行う方法としては、以下のようなものが知ら
れ、使用されている。

【０００３】図６、図７は従来の樹脂製中空糸の切断方
法を説明する図である。図６（Ａ）において、カッター
３０は、樹脂製中空糸の束４を切断するための円形カッ
ターである。カッター３０は、図中に示すように固定さ
れ、中心軸に対して図中に示す方向に回転する。樹脂製
中空糸の束４はカッター３０に対してｘ軸方向に一定速
度で移動され、カッター３０により、樹脂製中空糸の束
４の長手方向に垂直に切断される。この段階では、樹脂
製中空糸の束４の各樹脂製中空糸３の開口部は開いたま
まである。次に目詰めを行う。図６（Ｂ）において、樹
脂製中空糸の束４の切断面を電熱ヒータ３１の発熱面に
近づけ、前記切断面を加熱し、樹脂製中空糸３を溶か
し、目詰めを行う。上記方法の他、以下のような方法も
知られている。図７に示すように、樹脂製中空糸の束４
は、電流を通し、加熱された電熱線３２により切断され
る。樹脂製中空糸３は、電熱線の熱により、切断と同時
に目詰めされる。

【０００４】ここで、目詰めは、以上に述べた切断の次
の工程において、接着剤で樹脂製中空糸の束の切断面を
固める際、接着剤が樹脂製中空糸の開口部に入り込み、
液体濾過用フィルタの品質を落とすことを防止するため
に重要である。また、加工時間の短縮を図り、かつ、目
詰めを十分に行うためには、ある程度の加工温度が必要
となるが、加工温度が高すぎると、樹脂製中空糸３が炭
化する。この炭化した樹脂製中空糸は、樹脂製中空糸の
束の切断面を汚染し、さらに、樹脂製中空糸の中に入り
込み、液体濾過用フィルタの品質を低下させる原因とな
るので、加工において、樹脂製中空糸３が炭化されない
ことが重要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた、カッター
を使用した切断方法では、工程が切断工程と目詰め工程
の２つに分かれるため、時間がかかる。また、切断面に
凹凸ができ、電熱ヒータによる均一な目詰めを困難にし
ている。特に、切断面の面積が大きいと、凹凸も大きく
なる。また、加熱条件の設定が難しく、加熱しすぎた場
合、樹脂製中空糸の束の切断面が炭化し、加熱が不十分
な場合、樹脂製中空糸の十分な目詰めが達成されない。
その結果、最終製品の品質が落ちる。さらに、この工程
の自動化が困難であるという問題点がある。一方、電熱
線を用いた方法では、工程が１つで済むという利点があ
るが、電熱線の寿命が短く、電熱線を頻繁に交換する必
要がある、また、電熱線の温度設定が難しく、電熱線を
加熱しすぎると樹脂製中空糸が炭化し、充分な目詰めが
できない。特に、切断面の大きさによって、加工条件が
変化し、加熱条件を最適に制御することが難しい。本発
明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたも
のであり、樹脂製中空糸の束を切断する際に、樹脂製中
空糸の炭化を防止しつつ、ほぼ完全な目詰めを行うこと
のできる中空糸の加工方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、中空
糸の加工にレーザービームを用い、しかも、十分な目詰
めと低い炭化率を満足させるため、アシストガスを用い
て被加工物を冷却し、かつ、切断された中空糸のかけら
を除去する。さらに、これらレーザービームの光学的条
件、および、アシストガスの条件を、中空糸の切断面の
大きさに応じて最適な値に設定する。このような条件の
下で加工を行う。従って、レーザービーム、アシストガ
スを用いて加工する方法であって、多数の樹脂製中空糸
を束ねた樹脂製中空糸の束の溶断方向の厚さに応じて、
前記レーザービームの焦点距離および焦点位置を規定
し、前記樹脂製中空糸の束の切断面を冷却し、かつ、不
要となった被加工物のかけらを除去する前記アシストガ
スの種類と、その除去圧力を規定し、前記レーザービー
ムと前記樹脂製中空糸の束との相対速度を規定し、上記
規定条件に従って、前記アシストガスの雰囲気の中で、
前記レーザービームを前記樹脂製中空糸の束に照射させ
ながら前記レーザービームと前記樹脂製中空糸の束を相
対移動させて、前記樹脂製中空糸の束の切断を行うこと
を特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の中空糸の加工方法においては、多数の
樹脂製中空糸を束ねた樹脂製中空糸の束の溶断方向の厚
さに応じて、レーザービームの焦点距離および焦点位置
を規定し、前記樹脂製中空糸の束の切断面を冷却し、か
つ、切断された前記樹脂製中空糸を除去する気体の種類
と、その除去圧力を設定し、前記レーザービームと前記
樹脂製中空糸の束との相対速度を規定することにより、
樹脂製中空糸の束の切断、目詰め、および炭化防止に最
適な条件を設定する。上記動作設定後、前記気体の雰囲
気の中で、前記レーザービームを前記樹脂製中空糸の束
に照射させながら前記レーザービームと前記樹脂製中空
糸の束を相対移動させて、前記樹脂製中空糸の束の切断
することにより、前記切断に最適な条件で樹脂製中空糸
の束を加工する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明の実施例における中空糸の加工方
法とその加工結果を示す図である。図２は本発明の中空
糸の加工方法が適用されるレーザー加工装置の構成を示
す図である。

【０００９】レーザー加工装置は、樹脂製中空糸の束４
を載置し、水平方向Ａに移動させるスライドユニット
８、このスライドユニット８の移動速度を変更する速度
変更手段１０、レーザー発生装置１２、このレーザー発
生装置１２を上下方向Ｂに昇降させてレーザービームの
焦点位置５を変更する昇降手段１１、レーザー発生装置
１２の下部先端に配置された集光用レンズ載置部９を有
する。さらに、レーザー加工装置は、第１のアシストガ
スが封入された第１のガスボンベ１５、第２のアシスト
ガスが封入された第２のガスボンベ１６、これらのガス
ボンベ１５、１６のいずれか一方からアシストガスを出
力させる弁１７、１８、弁１７、１８のいずれか一方か
ら出力されたアシトガスの吹き付け圧力を調節する圧力
調節弁１９を有する。レンズ載置部９には所望の集光レ
ンズ２が選択的に載置される。圧力調節弁１９から出力
されたアシストガス６が切断される中空糸の束４に向け
て吹き付けられる。この実施例では、レーザー発生装置
１２に対してスライドユニット８が直交する方向に相対
的に移動する。

【００１０】図２に示したレーザー加工装置のスライド
ユニット８と切断される中空糸の束４とレーザー発生装
置１２の先端部の拡大斜視図を図３に示す。図１（Ａ）
に示すように、中空糸の束４は、中空の樹脂製中空糸３
が多数束ねられて、ケース７に収納されている。このケ
ース７がスライドユニット８の固定部に載置されてい
る。このケース７の上部にレーザーノズル２０が配置さ
れる。このレーザーノズル２０の先端には集光レンズ２
が載置される集光レンズ載置部９が設けられている。ま
た、レーザーノズル２０は、圧力調整弁１９から出力さ
れたアシストガス６が入口２１から導入され、集光レン
ズ２に沿って中空糸の束４に吹き付けられるように構成
されている。レーザーノズル２０は、レーザー発生装置
１２から出射されたレーザービーム１を集光レンズ２を
介して中空糸の束４に照射するように構成されている。

【００１１】図１（Ａ）に示すように、レーザー発生装
置１２から出射されたレーザービーム１は、集光レンズ
２によって集光され、樹脂製中空糸の束４を溶融切断す
る。図１（Ｂ）は、切断された長手方向切断面であり、
図１（Ｃ）は図１（Ｂ）における切断面１４からみた断
面である。アシストガス６は、レーザービーム１によっ
て溶融した樹脂製中空糸３を除去し、かつ切断部位を冷
却し、樹脂製中空糸３の炭化を防止し、かつ樹脂製中空
糸の開口部の目詰めを調整する。

【００１２】図３に示したレーザービームの集光用レン
ズ載置部９には焦点距離の異なった集光レンズ２を用途
別に変更して載置可能になっており、樹脂製中空糸の束
４を切断し、要求される目詰め率を得るためのレーザー
ビームのエネルギー密度を調節することができる。ここ
で、目詰め率とは樹脂製中空糸の束４の切断面の樹脂製
中空糸３の開口部の内、目詰めされているものの割合、
炭化率とは、樹脂製中空糸の束４の切断面の樹脂製中空
糸３の開口部の内、炭化しているものの割合を指す。図
３に示したスライドユニット８の速度を変更する手段１
０は、図２に示したスライドユニット８の速度を樹脂製
中空糸の束４の断面積、より正確には直径に応じて変更
し、要求される目詰め率、および炭化率を得るための加
工速度を調節する。レーザー発生装置の昇降手段１１
は、切断面の性状のむらを抑えるために、レーザービー
ムの焦点位置５を調節する。ガスボンベ１５、１６、弁
１７、１８、および圧力調整弁１９で構成される。アシ
ストガスの種類、吹き付け圧力を変更する手段２２は、
アシストガス６の種類、吹き付け圧力を集光レンズ２の
焦点距離等の操作要因に応じて調節する。

【００１３】以下に、レーザー加工装置の動作を説明す
る。図１、図２において、レーザー発生装置１２から集
光レンズ２を介して出射されたレーザービーム１は、樹
脂製中空糸の束４を切断する。この際、スライドユニッ
ト８は樹脂製中空糸の束４を一定方向に、樹脂製中空糸
の束４の断面積に応じた速度で移動させる。移動速度
は、予めスライドユニットの速度を変更する手段１０に
より設定されるものとする。この移動速度は、単位体積
当たりに投入されるレーザービームのエネルギーを調節
するものであり、遅いほど樹脂製中空糸３の溶融、固着
分が多くなり、目詰め率が向上する。しかし、作業効率
上速度は速いほうが有利なため、この二者の兼ね合いか
ら求められるものである。

【００１４】集光レンズ２は、予めレーザービームの集
光用レンズを載置部９にて交換される。この焦点距離は
レーザービームのスポット径およびエネルギー密度を規
定するものである。本発明に係る集光レンズ２は、切断
のみの場合に比べて焦点距離の長いものが使用される。
切断のみの場合より焦点距離の長いレンズを使用するの
は、レーザービームのスポット径をより大きくし、エネ
ルギー密度を小さくして目詰め効果を高めるためであ
る。

【００１５】焦点位置５は、この実施例における円筒形
の樹脂製中空糸の束４のように、レーザービームが被加
工物を横切る際に厚みが変化する形態について、切断面
１４に生じる性状のむらを最も緩和する位置に設定され
る。

【００１６】アシストガス６の種類、および吹き付け圧
力は、アシストガスの種類、吹き付け圧力を変更する手
段２２により、集光レンズ２の焦点距離等の操作要因に
応じて設定される。アシストガスの圧力は、アシストガ
スの種類と、以下の要因から与えられる。ガス圧が高い
場合、アシストガス６により炭化率が低くなるが、目詰
め率が低下する。逆に低いと、樹脂製中空糸の束４の下
部までアシストガスが十分届かず、切断面１４の内、集
光レンズ２から遠い部分の炭化率が上がることなり、二
者の兼ね合いが必要である。

【００１７】図４は本発明に係るレーザー加工装置によ
り樹脂製中空糸が目詰めされる様子を示す図である。樹
脂製中空糸３は図４（Ａ）の状態から図４（Ｂ）の状態
に、レーザービーム１が樹脂製中空糸３に当たって発生
する熱により切断面Ｃ−Ｃで切断されるとともに、以上
に述べた適切な各操作要因の下で溶断された開口の先端
が目詰めされる。このように、各樹脂製中空糸３の目詰
めを完全に行うことは、次の工程で、例えば、樹脂製中
空糸の束４の断面を接着剤で固定する際に、樹脂製中空
糸３の内部に接着剤が入り、樹脂製中空糸の束４の濾過
能力を低下させることを防止するために重要である。ま
た、炭化率を低下させることは、炭化した中空糸が樹脂
製中空糸３の内部に入り、膜モジュールを汚染し、樹脂
製中空糸の束４の濾過能力を低下させることを防止する
ために重要である。

【００１８】以上に述べた各操作要因の実際の値、特
に、十分な目詰率と炭化を防止するための最適な条件を
決定するためのパラメータを求めるために実験を行っ
た。（実験例１）以下の条件で実験を行った。レーザー発生装置１２種類；ＣＯ₂レーザ
ー出力；５０Ｗ発振モード；シングル発振形態；ＣＷ焦点位置５樹脂製中空糸の束４
の径方向に７ｍｍ下空糸３の材質スルホン（ｓｕｌｆ
ｏｎ）系樹脂樹脂製中空糸の束４の直径４５ｍｍ（切断面には７５００本の樹脂製中空糸３が存在）スライドユニットの移動速度０．１０、０．１
５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４
０（ｍ／分）の各値集光レンズ２の焦点距離５インチアシストガス６吹き付け圧力０．５０、１．０、
１．５、２．０、３．０（Ｋｇｆ／ｃｍ²）の各値アシストガス６の種類空気

【００１９】図５は、この実験例において、スルホン系
樹脂製の中空糸の束４の移動速度とアシストガス（空
気）の吹き付け圧力をパラメーターとし、目詰め率、お
よび炭化率を測定した結果を示す表である。各パラメー
タについて３例ずつ実験を行った。移動速度０．２ｍ／
分、アシストガス６吹き付け圧力１．０Ｋｇｆ／ｃｍ²
にて良好な結果が得られた。このことから目詰め率を向
上させるには移動速度とアシストガス６の最適値が存在
することが判る。ちなみに、通常の切断のみの用途とし
ては２．５インチ程度の、より焦点距離の短いレンズが
使用される。

【００２０】（実験例２）樹脂製中空糸の束４の直径を
変えて、実験例１と同様な実験を行った。この実験例に
おいて、樹脂製中空糸の束４の直径３５ｍｍ（切断面には４５００本の樹脂製中空糸３がある）スライドユニットの移動速度０．３０ｍ／分アシストガス６の種類空気アシストガス６吹き付け圧力１Ｋｇｆ／ｃｍ² （他の条件は実験例１に同じ）以上の各操作要因において、十分小さい炭化率で、ほぼ
完全な目詰めを行いつつ樹脂製中空糸の束４を切断する
ことができた。

【００２１】（実験例３）実験例１、および実験例２に
示した最適値において、アシストガス６を窒素（Ｎ₂）
とし、吹き付け圧力を変えて実験を行った。いずれの場
合も吹き付け圧０．３Ｋｇｆ／ｃｍ²にて十分小さい炭
化率で、良好に目詰めを行いつつ樹脂製中空糸の束４を
切断することができた。

【００２２】以上の実験例を考察すると、低い炭化率、
十分な目詰め率を維持して樹脂製中空糸３を溶断加工す
るには、樹脂製中空糸の束４の断面積、より正確には直
径に応じてスライドユニットの８の移動速度を適切に設
定する必要がある。この移動速度は加工速度をも規定し
ており、加工過程におけるアシストガス６の吹き付け圧
力も適切に設定する必要がある。アシストガス６の種類
により炭化率が異なるので、吹き付け圧力と加工速度を
も考慮して、適切なアシストガスを選定する必要があ
る。なお、窒素ガスをアシストガス６に用いると、切断
面の燃焼を押さえ、炭化率を低下させる点で好ましい。
従って、別にアシストガス６のノズルを設ける等、他の
手段により、レーザー切断箇所を不活性な雰囲気にする
方法でもよい。また、上述したように、集光レンズ２は
切断に使用するような単焦点距離レンズではなく、長焦
点距離のものを使用する。この焦点距離は中空糸の束４
の断面積、つまり切断する厚さに依存して決定される。

【００２３】なお、本実施例ではレーザー発生装置とし
てＣＯ₂レーザー発生装置を使用したが、本発明におい
ては、ＣＯ₂レーザー発生装置と同等の他の種類、例え
ば、エキシマレーザー発生装置等を使用できる。また、
本実施例ではスルホン系樹脂中空糸の切断について述べ
たが、本発明においては、中空糸の材質としてスルホン
系に限らず、その他の樹脂であってもよい。また、本実
施例ではアシストガスの種類として空気、窒素について
述べたが、本発明におけるアシストガスの種類は空気、
窒素に限らず、これらと同等の他の気体、例えば、アル
ゴン等を使用することができる。また、本実施例ではス
ライドユニットにて、被加工物のみを移動させたが、相
対的に移動させればよく、移動させるのはレーザー発生
装置側、被加工物側を問わないものとする。また、各操
作要因の調節は、人手によるか、あるいはマイコン制御
等により自動的に行うかを問わないものとする。

【００２４】

【発明の効果】本発明の中空糸の加工方法によれば、レ
ーザービームを用いて樹脂製中空糸の束の切断をすると
ともに、アシストガスを用いて冷却と、切断された中空
糸のかけらを除去することにより、前記樹脂製中空糸の
束の断面の樹脂製中空糸の開口部を確実に目詰めするこ
とができ、さらに、前記樹脂製中空糸の炭化を防止する
ことができ、これにより最終製品の品質を高くすること
ができる。また、加工時間が短く、この加工方法の工程
の自動化が容易な中空糸の加工方法を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸の加工方法とその加工結果を示
す図である。

【図２】本発明のレーザー加工装置の構成を示す図であ
る。

【図３】本発明のレーザー加工装置の斜視図である。

【図４】本発明に係るレーザー加工装置により樹脂製中
空糸が目詰めされる様子を示す図である。

【図５】実験例１において、スルホン系樹脂製の中空糸
の束の移動速度とアシストガスの吹き付け圧力をパラメ
ーターとし、目詰め率、および炭化率を測定した結果を
示す表である。

【図６】従来の第一の樹脂製中空糸の加工方法を説明す
る図である。

【図７】従来の第二の樹脂製中空糸の加工方法を説明す
る図である。

【符号の説明】

１・・・レーザービーム２・・・集光レンズ３・・・樹脂製中空糸４・・・樹脂製中空糸の束５・・・焦点位置６・・・アシストガス７・・・ケース８・・・スライドユニット９・・・集光用レンズ載置部１０・・・スライドユニットの速度を変更する手段１１・・・レーザー発生装置の昇降手段１２・・・レーザー発生装置１４・・・切断面１５・・・第１のガスボンベ１６・・・第２のガスボンベ１７・・・第１の弁１８・・・第２の弁１９・・・圧力調整弁２０・・・レーザーノズル２１・・・アシストガス入口２２・・・アシストガスの種類、吹き付け圧変更手段３０・・・カッター３１・・・電熱ヒーター３２・・・電熱線

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【作用】本発明の中空糸の加工方法においては、多数の
樹脂製中空糸を束ねた樹脂製中空糸の束の溶断方向の厚
さに応じて、レーザービームの焦点距離および焦点位置
を規定し、前記樹脂製中空糸の束の切断面を冷却し、か
つ、切断された前記樹脂製中空糸を除去する気体の種類
と、その除去圧力を設定し、前記レーザービームと前記
樹脂製中空糸の束との相対速度を規定することにより、
樹脂製中空糸の束の切断、目詰め、および炭化防止に最
適な条件を設定する。上記動作設定後、前記気体の雰囲
気の中で、前記レーザービームを前記樹脂製中空糸の束
に照射させながら前記レーザービームと前記樹脂製中空
糸の束を相対移動させて、前記樹脂製中空糸の束を切断
することにより、前記切断に最適な条件で樹脂製中空糸
の束を加工する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】アシストガス６の種類、および吹き付け圧
力は、アシストガスの種類、吹き付け圧力を変更する手
段２２により、集光レンズ２の焦点距離等の操作要因に
応じて設定される。アシストガスの圧力は、アシストガ
スの種類と、以下の要因から与えられる。ガス圧が高い
場合、アシストガス６により炭化率が低くなるが、目詰
め率が低下する。逆に低いと、樹脂製中空糸の束４の下
部までアシストガスが十分届かず、切断面１４の内、集
光レンズ２から遠い部分の炭化率が上がることとなり、
二者の兼ね合いが必要である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザービーム（１２）、アシストガス
（６）を用いて加工する方法であって、多数の樹脂製中空糸（３）を束ねた樹脂製中空糸の束
（４）の切断方向の厚さに応じて、前記レーザービーム
（１２）の焦点距離を規定し、前記樹脂製中空糸の束（４）の切断面を冷却し、かつ、
不要となった被加工物のかけらを除去する前記アシスト
ガス（６）の種類と、その除去圧力を規定し、前記レー
ザービーム（１２）と前記樹脂製中空糸の束（４）との
相対速度を規定し、上記規定条件に従って、前記アシストガス（６）の雰囲
気の中で、前記レーザービーム（１２）を前記樹脂製中
空糸の束（４）に照射させながら前記レーザービーム
（１２）と前記樹脂製中空糸の束（４）を相対移動させ
て、前記樹脂製中空糸の束（４）の切断を行うことを特
徴とする中空糸の加工方法。