JPH0810322A - 血液用中空糸膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】血液透析、血液濾過透析、血漿分離等の血液処
理用の中空糸膜を製造するに当り、中空糸膜の偏平化、
異形化、閉塞等を招くことなく、該中空糸膜に良好なク
リンプを付与する方法を提供する。 【構成】中空糸膜に非乾燥状態でクリンプ付与を行った
のち、クリンプを付与した中空糸膜を非乾燥状態で熱処
理し（例えば、熱水中に浸漬して処理）することによ
り、偏平化、異形化、閉塞等を防止しつつクリンプを固
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は血液透析、血液濾過透
析、血漿分離に用いる血液用中空糸膜の製造方方法に関
するものである。さらに詳しくは、クリンプ（捲縮）を
有しかつ中空糸断面の偏平化、異形化、中空部の閉塞な
どが少ない血液用中空糸膜を製造する方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来技術】中空糸膜型モジュールは、単位容積当たり
の膜面積が多くとれる分離装置であり、血液用分離装置
の主流を占めている。このような中空糸膜型モジュール
の高性能化、小型化に伴い、モジュール容器内への中空
糸膜の集束本数の増加が必須となっている。しかるに、
モジュール容器内への中空糸膜の集束本数を増大させる
と、中空糸膜同士の密着による有効膜面積の低下や偏流
の発生により、膜性能の低下を引き起こす。

【０００３】そのため、中空糸膜同士の密着及び偏流の
防止を目的として、種々の嵩高加工が行われている。そ
の中で、中空糸に直接嵩高加工を行う方法が膜の有効面
積の低下が最も少ないという点で好ましい。

【０００４】中空糸膜に直接嵩高加工を行う方法とし
て、紡糸・凝固・水洗・グリセリン処理・乾燥後の３本
以上かつ１０本以下の中空糸を合糸し、綾角５度以上で
ボビンに巻き取り、これを６０℃〜２００℃の温度で熱
処理することによってクリンプを付与する方法が提案さ
れている（特公平４ー４２０２２号公報）。しかしなが
ら、この方法では、中空糸断面の偏平化、異形化、閉塞
などが併発するといった問題がみられる。しかるに、中
空糸膜モジュールにおいて、偏平化、異形化、閉塞など
が生じた中空糸が混入していると、流体の流れの抵抗を
大きくしたり、物質の目詰まりにより、分離流体が流れ
なくなったりする。特に血液透析の場合、偏平、異形、
あるいは閉塞部分などがあると、中空糸内の血液の流れ
が悪くなり、ひいては血液が中空糸内に残り、部分残血
を引き起こしたり、溶血を引き起こしたりする。

【０００５】また、中空糸膜型モジュール製造過程で生
じた偏平糸、異形糸、閉塞糸を真円化処理することによ
り、偏平糸、異形糸、閉塞糸の少ない中空糸膜モジュー
ルを得る方法も提案されている（特公昭６３ー５９７２
１号公報、特開平６ー５５０４７号公報）が、この方法
では、真円化処理する際に、真円化と同時に嵩高加工処
理で付与したクリンプ形状も一部消失するため、中空糸
同士の密着及び偏流による性能低下の抑制効果が低下し
てしまう。

【０００６】一方、中空糸膜モジュール製造過程で発生
する中空糸断面の偏平化、異形化、閉塞などを抑制する
方法として、中空糸の芯液に非水溶性芯液を用いる方法
が提案されている（特開昭６１ー１８５３０５号公
報）。しかし、この方法は、中空糸の芯液が水溶性の場
合や気体の場合と比べて効果があるにすぎず、中空糸断
面の偏平化、異形化、閉塞などを抑制する方法として十
分とは言い難い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの従
来技術に鑑み、偏平化、異形化、閉塞などの発生の少な
いクリンプした血液用中空糸膜を製造する方法を提供す
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意研究を行った結果、中空糸膜に
クリンプを付与するに当り、膨潤・可塑化状態で該中空
糸膜にクリンプを付与したのち、膨潤・可塑化状態で熱
セット処理をすることにより、偏平、異形、閉塞などの
部分の極めての少ない良好な捲縮中空糸膜が得られるこ
とを見いだし、本発明を完成した。

【０００９】すなわち、本発明は、中空糸膜に対し実質
的に非乾燥状態でクリンプ付与を行ったのち、引き続き
実質的に非乾燥状態で熱セット処理することを特徴とす
る血液用中空糸膜の製造方法に関するものである。

【００１０】本発明において、偏平、異形、閉塞部分な
どの少ない、クリンプした血液用中空糸膜を得るために
は、実質的に非乾燥状態の中空糸膜、すなわち、膨潤・
可塑化状態にある中空糸膜にクリンプ付与を行い、引き
続き、非乾燥状態で熱セット処理することが重要であ
る。したがって、例えば、半乾半湿式紡糸した中空糸
は、凝固浴から引き出し、未乾燥状態で巻取った中空糸
を、乾燥することなくそのままクリンプ付与処理に供す
るのが適当である。

【００１１】なお、実質的に非乾燥状態の中空糸膜と
は、中空糸膜素材重量に対し１０％以上、好ましくは２
０％以上、の水分を含むものをいう。なお、水分率の測
定は、グリセリンの付着している中空糸を１００℃、
１．５時間乾燥させたときの減少重量をＷ１とし、１０
０℃、１．５時間後の糸を水洗してグリセリン除去し、
１２０℃で１０時間乾燥したときの重量をＷ２としたと
き、Ｗ１÷Ｗ２×１００（％）を水分率とする。

【００１２】これに対し、従来法の如く中空糸膜に、乾
燥状態すなわち水分率１０％未満、でクリンプ付与や熱
セット処理を施した場合は、偏平、異形、閉塞部分の多
い中空糸膜しか得られない。

【００１３】中空糸膜にクリンプを付与する方法として
は、（１）中空糸膜をボビンに巻き取り、その状態で熱
処理を行う方法、（２）一定のクリアランスを有する歯
車の間を通過させながら熱処理を行う方法、（３）一定
のクリアランスを有するプーリーとタイミングベルトの
間を通過させながら熱処理を行う方法、（４）一定のク
リアランスを有する凹凸状のベルトの間を通過させなが
ら熱処理を行う方法、などがあるが、本発明では、いず
れの場合も、実質的に非乾燥状態の中空糸膜、すなわ
ち、膨潤・可塑化状態の中空糸膜にクリンプ付与及び熱
セット処理をすることが重要であり、乾燥状態でクリン
プ付与、熱セット処理をした場合には、偏平、異形、閉
塞などの部分の多い中空糸膜しか得られないことは前述
したとおりである。

【００１４】上記（１）のクリンプ付与方法において、
中空糸膜をボビンに巻き取る際の張力は、１ｇ／単糸以
上１０ｇ／単糸未満とすることが重要であり、張力が１
ｇ／単糸未満では、ボビン巻き取り時に糸条パッケージ
の巻き崩れが起こりやすくなる。一方、張力が１０ｇ／
単糸以上では、熱セット処理後、糸条パッケージからの
中空糸巻き返し時に中空糸の糸切れが発生しやすくな
る。また、上記（２）〜（３）の方法では、歯車間、プ
ーリーとベルトとの間あるいはベルト間のクリアランス
の大きさは、歯車の歯元のたけ、歯末のたけ、歯車のモ
ジュール数、ベルト凹凸の形状や深さ等により一義的に
定義できないが、好ましくは１００μｍ〜３ｍｍであ
る。

【００１５】本発明におけるクリンプの熱セット処理
は、５０℃〜２００℃、好ましくは６０〜１５０℃の温
度で、該中空糸膜を乾燥させずに行うことが重要であ
る。中空糸膜を乾燥させずに熱セット処理を行うには、
熱水中あるいは水蒸気中で熱セット処理を行うことが経
済性の上からも特に好ましいが、処理媒体としては中空
糸膜の熱セット処理温度以上の沸点を有し、膜素材を溶
かさず、中空糸膜を膨潤させる特性を有する液体であれ
ばいずれを用いても良い。好適な媒体として、例えば、
水、グリセリン、ブタンジオール、エチレングリコール
などが挙げられるが、これらのみに限定されるものでは
ない。また、これらの媒体を単独で用いても、２種類以
上を混合して用いても良い。例えば、グリセリン水溶液
を付与した中空糸膜を密閉容器中で加熱する方法も、こ
こで言う非乾燥状態での熱セットに包含される。

【００１６】本発明方法において、上記の熱セット処理
時間は、クリンプの付与方法やドライタイプ、ウエット
タイプといった中空糸膜のモジュール形態により、一義
的に定義できないが、好ましくは、１分〜３時間であ
る。

【００１７】本発明が適用される中空糸膜としては、血
液透析、血液濾過、血漿分離に使用される内径２００〜
１０００ミクロン、膜厚１０〜１００ミクロンの中空糸
膜が好ましい。

【００１８】また、本発明方法が適用される中空糸膜の
膜素材としては、セルロース、セルロースアセテート、
ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニ
トリル、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリ
ビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リカーボネート等あるいはこれらを主体とするブレンド
ポリマーがあるが、なかでもセルロースエステル、ポリ
スルホンを主体とするものが好適である。

【００１９】なお、中空糸膜の主たる膜素材として疎水
性ポリマーを用いる場合も親水性ポリマーをブレンドし
て用いるのが通常であるため、本発明は疎水性ポリマー
を主体とするものでも適用可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上の如き本発明の方法によれば、偏平
化、異形化、閉塞などの発生の少ないクリンプした血液
用中空糸膜を容易に製造することができる。

【００２１】

【実施例】以下に、実施例により本発明を具体的に説明
するが、本発明は、この範囲に限定されるものではな
い。

【００２２】［実施例１］通常の半乾半湿式紡糸により
紡糸後、凝固、水洗を経て得たセルローストリアセテー
ト中空糸膜を未乾燥状態にて５ｇ／単糸の張力でボビン
に巻き取り、その糸条パッケージの状態のまま８０℃の
熱水中で３０分処理した。これをグリセリン処理、乾燥
処理後、カセに巻き返し、１１０００本の中空糸膜束を
モジュールケースに入れ、ポリウレタン樹脂で中空糸膜
束の両端を固定し、該ポリウレタン樹脂端部を切断し、
中空糸膜モジュールを得た。このモジュールの中空糸膜
の内径は２００μｍ、膜厚は１５μｍであった。

【００２３】このモジュール断面における変形糸の数を
測定したところ、変形糸の数は１１個と極めて少なかっ
た。

【００２４】ここで、モジュール断面における変形糸の
数とは、５０倍の顕微鏡で、モジュールの上断面、下断
面各々２０００本の中空糸膜断面を観察し、観察された
偏平、異形中空糸膜の数を２で割った値のことをいう。
また、ここで、偏平中空糸膜とは、中空糸膜断面が長径
÷短径≧２の中空糸膜のことをいい、異形中空糸膜とは
中空部が潰れて、くの字形に曲がった断面を有する中空
糸膜のことである。

【００２５】［比較例１］実施例１と同様の方法で紡糸
した中空糸膜を、乾燥工程後に５ｇ／単糸の張力でボビ
ンに巻き取り、糸条パッケージの状態で８０℃で８時間
熱処理した。これをカセに巻き返し、１１０００本の中
空糸膜束をモジュールケースに入れ、ポリウレタン樹脂
で中空糸膜束の両端を固定し、該ポリウレタン樹脂端部
を切断し、中空糸膜モジュールを得た。このモジュール
の中空糸膜の内径は２００μｍ、膜厚は１５μｍであっ
た。 実施例１と同様にしてこのモジュール断面におけ
る変形糸の数を測定したところ、変形糸の数は３６個で
あった。

【００２６】［実施例２］実施例１と同様の紡糸方法に
より紡糸した後、グリセリン付着したセルローストリア
セテート中空糸膜を２．５ｇ／単糸の張力でボビンに巻
き取った。この時の中空糸の水分率はセルローストリア
セテート重量に対し５０％であった。この未乾燥中空糸
を巻き取った糸条パッケージを密閉容器中に入れ、９０
℃で５時間熱セット処理した。次いでこれを乾燥処理
後、カセに巻き返し、１１０００本の中空糸膜束をモジ
ュールケースに入れ、ポリウレタン樹脂で中空糸膜束の
両端を固定し、ポリウレタン樹脂端部を切断し、中空糸
膜モジュールを得た。このモジュールの中空糸膜の内径
は２００μｍ、膜厚は１５μｍであった。

【００２７】実施例１と同様にしてこのモジュール断面
における変形糸の数を測定したところ、変形糸の数は１
９個と極めて少なかった。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 血液透析、血液濾過透析又は血漿分離に
   用いるクリンプされた中空糸膜を製造するに当たり、実
   質的に非乾燥状態で該中空糸膜にクリンプ付与を行った
   のち、引続き非乾燥状態で熱セット処理することを特徴
   とする血液用中空糸膜の製造方法。
2. 【請求項２】 中空糸膜の熱セット処理を、該中空糸膜
   の非溶媒中にて該非溶媒の沸点以下の温度で行うことを
   特徴とする請求項１に記載の血液用中空糸膜の製造方
   法。
3. 【請求項３】 熱セット処理の温度を５０℃〜２００℃
   とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
   血液用中空糸膜の製造方法。
4. 【請求項４】 中空糸膜へのクリンプ付与を、該中空糸
   膜をボビンに巻き取った状態で行うことを特徴とする請
   求項１、請求項２又は請求項３に記載の血液用中空糸膜
   の製造方法。
5. 【請求項５】 中空糸膜の熱セットを中空糸膜をボビン
   に巻き取ったパッケージを水中又は水蒸気中で加熱する
   ことにより行うことを特徴とする請求項４記載の血液用
   中空糸膜製造方法。
6. 【請求項６】 中空糸膜がセルロースエステル又はポリ
   スルホンにより構成されることを特徴とする請求項１〜
   請求項５のいずれかに記載の血液用中空糸膜の製造方
   法。