JPH0910U - 紡糸口金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空フィラメントの中空部分内のコアと共紡
糸した中空繊維を生成する。 【解決手段】 毛細管が、二つの同心的な環状の通路
と、内側の環状の通路内に同心的に配置した中心の空腔
と、該環状の両通路間に配置した第二の空腔と、該環状
の両通路の回りで角度的な配置で該環状の両通路に橋を
かける複数の支柱とから形成されており、該支柱が、該
環状の両通路を通して延び、該角度的な配置において放
射的に整列しており、一つの穴が、該下方の表面から二
つの整列した橋かけ部材を通して該空腔まで延びてお
り、単一部材として構成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は中空繊維に関し、さらに詳細には、分離装置として又はバイオリアク ター用として有用な、中空フィラメントの中空部分内のコアと共紡糸した中空繊 維及びかかる繊維を共紡糸するための紡糸口金に関するものである。

【０００２】

【従来技術及びその課題】

中空繊維膜バイオリアクターは公知であって、懸濁した又は固定化した酵素あ るいは細胞培養物からの物質の生産において、有用性を有している。細胞又は酵 素は中空繊維内又はその外側に配置してあり、反応基質を細胞又は酵素に供給し ながら、所望の生成物を取り出す。細胞培養物は、好気性又は嫌気性の細胞並び に光合成植物あるいは細菌の細胞を包含する。バイオリアクターのコンパクトな 構成のために、このような膜の人手による製造には、特に長くて細い二重中空フ ィラメントの場合に、費用と時間がかかる。バイオリアクターの効果的な操作に おけるもう一つの限定因子は、系中に適切な基質の水準を与えるべき能力である 。これらの基質は、細胞の増殖のための栄養物、効率的な酵素機能のための補足 因子、光合成反応のための光及び所望の生成物のための前駆物質を包含する。加 うるに、種々のエネルギー源（電気的、機械的、光、熱）は細胞の増殖、酵素の 活性、膜の透過性を制御することができ、従ってバイオリアクターの制御又は効 率に対して大きな影響を有していることを知られている。

【０００３】

【課題を解決するための手段】

細胞又は酵素をフィラメントのどちらかの環状の通路中に位置させ且つ基質を そこに添加すると共にフィラメントの通過中に又はフィラメントの外側で生じる 生成物を除去するという用途において使用するための中空内中空フィラメントの 共紡糸によって、かかる中空繊維膜を製造するための比較的低コストの方法が考 案された。膜壁の組成物は、壁を通じる物質の拡散を容易にすると共に、固定化 が望ましい場合には、細胞又は酵素の効率的な付着を可能とするように選択する 。同様に、中空内中空フィラメントは、流体の通過のために外側の環状の通路を 使用することにより、流体膜装置として用いることもできる。この流体は流体膜 として働らくことができる。環状の通路のどちらかを熱エネルギーの輸送のため に用いることもできる。

【０００４】 その上に、内側、すなわち、コアフィラメントが充実している場合（ｓｏｌｉ ｄ）には、内側フィラメントを、光伝達性繊維又は導電性の繊維とすることによ って、それぞれ、充実した繊維（ｓｏｌｉｄ ｆｉｂｅｒ）を取り巻く環状の通 路中に光又は電荷を導いて、バイオリアクター又は分離プロセスの機能を調節す ることができる。

【０００５】 このようなフィラメントの製造のための紡糸口金は、毛細管によって連絡させ た上方及び下方の表面を有する板から成っている。毛細管は二つの同心的な環状 の通路から成っており且つ環状の両通路を橋かけする多数の支柱を伴っている。 一具体例においては、中空内中空フィラメントは、紡糸口金の下方の表面におい て環状の両通路に橋かけすることによって形成させた中断させた弧から流出する 重合体流を合着させることによって形成させる。紡糸口金の別の具体例は、内側 及び外側の中空フィラメントの中空部分への通風を提供し且つその他の具体例に おいては通風及び合着の種々の組合わせを用いて共紡糸した二重中空フィラメン トを提供することができる。それぞれの場合に、このようなフィラメントの共紡 糸のために用いる紡糸口金は、中空繊維の形成のために適用される公知の多部材 紡糸口金の欠点を有していない単一部材の紡糸口金である。

【０００６】

【考案の実施の形態】

図１〜図４を参照すると、紡糸口金２０は、紡糸すべき１種又はそれ以上の重 合体組成物を供給するためのフィルターパック中に取り付けるために適応してい る。紡糸口金２０は、板２２から成っており且つその上方及び下方の表面２６、 ２８を連絡する毛細管２４を有している。毛細管は、二つの同心的な環状の通路 ３０、３２環状の通路３２内に同心的に位置する中心の空腔３４及び環状の通路 ３０、３２の間に位置させた第二の空腔３６から成っている。紡糸口金に対して 構造的な一体性を与えるために環状の両通路の回りに角度的な（ａｎｇｕｌａｒ ）配置で、それぞれ、環状の通路３０、３２に橋をかけている複数の支柱３８、 ３９が存在している。これらの支柱３８、３９は、部分的に環状の両通路を通し てのびており且つその角度的な配置で放射的に整列している。空腔の通気のため に紡糸口金の下面２８から２本の整列する支柱３８、３９を通して穴４０が空腔 ３４、３６へとのびている。

【０００７】 操作においては、溶融した重合体組成物が最初に紡糸口金の上面２６の凹所２ ６ａ中に動き、次いで環状の通路３０中に均一に分布して中空のフィラメントを 形成する。同時に別の重合体組成物を環状の通路３２に供給して通路３０から生 じた中空のフィラメント内に別の中空フィラメントを形成させる。重合体が毛細 管の出口末端から流出するときに、部分的な真空を与えて穴４０を通じて室空気 の空腔３４、３６へ且つ内側及び外側の中空フィラメント中への重力流を生じさ せる。

【０００８】 図５及び図６中に示すように本考案の紡糸口金の別の具体例においては、毛細 管２４′の空腔３４のみに穴４０を通じて通気し（空腔３６は省かれている）且 つ環状の通路３０′は、その通路３０の出口において区分したオリフィスを与え るように、部材４２（図６においては線６−６に対し回転させたように示してあ る）によって下面２８において橋かけしてある。この毛細管は、環状の通路３０ ′を通じる中空フィラメントの合着紡糸と環状の通路３２を通じる中空フィラメ ントの吐出紡糸を兼ねている。

【０００９】 図７及び図８に示す本考案の紡糸口金のさらに別の具体例においては、毛細管 ２４″の空腔３６のみに穴４０を通じて通気し（空腔３４は省いてある）且つ環 状の通路３２は、通路３２′の出口において区分した弧オリフィスを与えるよう に部材４４（図８においては線８−８に対して回転させたように示してある）に よって下面２８において橋かけしてある。この毛細管は環状の通路３２を通じる 合着紡糸と環状の通路３０を通じる吐出紡糸の両方を兼ねている。

【００１０】 図９〜図１０に示すさらに別の具体例においては、毛細管２４″′の両通路３ ０′、３２′は、空腔３４、３６及び穴４０を省き且つ通路３０、３２の出口に おいて区分した弧オリフィスを形成するように下面２８において橋かけ部材４２ 、４４（何れも図１０においては線１０−１０に対し回転させたように示してあ る）を有する環状の通路３０、３２を提供することによって二重中空フィメント の合着紡糸に対して適応している。

【００１１】 図１１及び図１２に示す具体例は、中空内に充実したフィラメントを有する合 着した中空フィラメントの共紡糸を提供する。充実したフィラメントは導電性で あるか又は光伝達性を有する重合体から紡糸することができる。この具体例にお いては、毛細管５０は、中心の穴５４から分離し且つそれを囲んでいる環状の通 路５２から成っている。支柱５６は環状の通路５２に橋をかけ且つ部分的に通路 を通じてのびており、一方、部材５７（図１２においては線１２−１２に対して 回転してあるように示している）は表面５８において通路に橋かけすることによ って通路５２の出口に区分したオリフィスを提供している。中心の穴５４は十字 形のオリフィス６０として紡糸口金の下面５８で終っている。通路５２と中心の 穴５４には異なる重合体組成物を供給する。通路５２から生じる中空のフィラメ ントは、オリフィス６０から押出した重合体によって生成する充実した十字形の コアを伴なっている。

【００１２】 支柱３８及び３９は、部分的に環状の通路３０、３２を通してのびているよう に図示し且つ説明したが、支柱３８、３９は完全に通路中にのびていてもよいと いうことを了解すべきである。

【００１３】

【実施例】

実施例１ この実施例は、中空内中空二成分繊維の共紡糸を説明する。使用する紡糸口金 は、図１〜図４に示す種類の６毛細管二重通風紡糸口金であった。この紡糸口金 毛細管は、下記の寸法を有していた。 外側の環状重合体通路３０は、内径＝０ ．２００インチ、幅 ＝０．００５インチ、長さ＝０．０２０インチであった。 内側の環状重合体通路３２は、内径＝０．０９６インチ、幅 ＝０．００５イ ンチ、長さ＝０．０２０インチであった。

【００１４】 内側及び外側の中空フィラメントを、それぞれ、ハーキュレス社のテキスタイ ル級６５２３Ｆポリプロピレン（メルトインデックス＝３〜４．５）及びポリエ チレンテレフタレート（ＬＲＶ＝２１．４）から共紡糸した。ポリエチレンテレ フタレートは、つや消し剤として０．３％のＴｉＯ_２を含有していた。両重合体 を別々に加熱区域スクリュー溶融機中で２７５℃の温度で溶融したのち、２６８ ℃に保った紡糸口金を通じて押出した。内側フィラメントを形成するポリプロピ レン重合体は０．９ｇ／分／通路の速度で供給し且つ外側フィラメントを形成す るポリエチレンテレフタレート重合体は３．３ｇ／分／通路の速度で供給した。 紡糸口金からフィラメントを押出したのちに、それらを室温の交差空気流によ って冷却し且つ接触仕上げロール上に通じて、そこで紡糸仕上剤（エーロゾル（ 商標）ＯＴ及びメルポール（商標）１４５２で乳化させたステアリリン酸アルキ ルエステル潤滑剤の１０％溶液）を付与することによって多フィラメント束中の 付着を達成した。次いでフィラメントを収斂ガイドを用いて集合させて３００ｍ ｐｍの速度でボビン上に巻き取った。フィラメントを薄い断片に切断して２００ ×の光学顕微鏡下に観察し、図１３に示すような中空内中空フィラメントである ことを認めた。内側の中空フィラメント６０は外側の中空フィラメント６４の内 側表面６２から自由（すなわち融着していない）であった。

【００１５】 実施例２ この実施例は中空フィラメント内の導電性充実フィラメントの共紡糸を説明す る。使用した紡糸口金は図１１及び図１２に示した種類の重合体合着外側リング を有している６毛細管紡糸口金であった。三つの毛細管は三葉形の内側重合体オ リフィスを含有し、三つの毛細管は十字形の内側重合体オリフィスを含有してい た。紡糸口金毛細管は下記の寸法を有していた。

【００１６】 外側環状重合体通路５２は、外径＝０．１８９インチ、幅＝０．００６インチ 、支柱長さ＝０．０１１インチ、長さ＝０．０２５インチであった。

【００１７】 内側重合体オリフィス６０は、アーム長さ＝０．００３５インチ、スロット幅 ＝０．００３インチ、長さ＝０．０１２インチであった。

【００１８】 内側フィラメントはポリエチレン中の導電性カーボンブラックの混合物から成 り、それをポリエチレンテレフタレート（ＬＲＶ＝２３．５）外側フィラメント と共紡糸した。カーボンブラックは内側フィラメントの重量で２８％であった。 内側及び外側のフィラメントの重合体を、加熱区域スクリュー溶融機中で、別々 に２７０℃の温度で溶融して、２６８℃に保った紡糸口金を通じて押出した。内 側フィラメントを形成するカーボンブラック／ポリエチレン重合体は０．８３ｇ ／分／オリフィスの速度で供給し且つ外側のフィラメントを形成するポリエチレ ンテレフタレート重合体は３．８５ｇ／分／通路の速度で供給した。

【００１９】 フィラメントを紡糸口金から押出したのち、それらを室温の交差空気流で冷却 し且つ接触仕上げロール上を通過させて、そこで実施例１におけると同様な紡糸 仕上げ剤を付与して多フィラメント束中の付着を達成した。次いでフィラメント を収斂ガイドの使用によって集合させて１２００ｍｐｍでボビンに巻き取った。 フィラメントを切断し、切断端を５００×の倍率の走査電子顕微鏡を用いて調べ て、図１４に示すように中空フィラメント内の充実フィラメントから成ることが 認められた。内側のフィラメント７０は中空フィラメント７４の内側表面７２か ら自由（すなわち、融着していない）であった。

【００２０】 実施例３ この実施例は中空フィラメント内の比較的透明な充実フィラメントの共紡糸を 記す。使用した紡糸口金は実施例２に記したものと同一であった。

【００２１】 内側及び外側フィラメントは、それぞれ、ポリプロピレン（メルトインデック ス＝３〜４．５）及びポリエチレンテレフタレート（ＬＲＶ＝２３．５）から共 紡糸した。ポリエチレンテレフタレートは、つや消し剤として０．３％のＴｉＯ _２ を含有していた。両重合体を別々に加熱区域スクリュー溶融機中で２８０℃の 温度で溶融したのち、２６５℃に保った紡糸口金を通じて押出した。内側のフィ ラメントを形成するポリプロピレン重合体は４．２ｇ／分／オリフィスの速度で 供給し且つ外側のフィラメントを形成するポリエチレンテレフタレート重合体は ４．９５ｇ／分／通路の速度で供給した。

【００２２】 紡糸口金からフィラメントを押出したのち、それらを室温の交差空気流で冷却 し且つ適触仕上げロール上を通過させて、そこで実施例１におけると同様な仕上 げ剤を付与して多フィラメント束中の付着を達成した。次いでフィラメントを収 斂ガイドの使用によって集合させたのち、３００ｍｐｍでボビン上に巻き取った 。フィラメントを薄い断片に切断して６００×の倍率の光学顕微鏡を用いて観察 した結果、図１５に示すような中空フィラメント内の充実したフィラメントから 成ることが認められた。充実フィラメント８０は中空フィラメント８４の内側表 面８２から自由（すなわち、融着していない）であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の紡糸口金の、側立面図。

【図２】本考案の紡糸口金の下面図、及び下面からみ
た、紡糸口金毛細管の拡大図（Ａ）である。

【図３】本考案の紡糸口金の上面図、及び上面からみ
た、紡糸口金毛細管の拡大図（Ａ）である。

【図４】線４−４に沿って取った、図３の毛細管の拡大
断面図である。

【図５】紡糸口金の下面からみた、本考案の紡糸口金毛
細管の別の具体例である。

【図６】線６−６に沿って取った、図５の毛細管の拡大
断面図である。

【図７】紡糸口金の下面からみた、本考案の紡糸口金毛
細管の別の具体例である。

【図８】線８−８に沿って取った、図７の毛細管の断面
図である。

【図９】紡糸口金の下面からみた、本考案に対して有用
な紡糸口金毛細管の別の具体例である。

【図１０】線１０−１０に沿って取った、図９の毛細管
の断面図である。

【図１１】紡糸口金の下面からみた、本考案に対して有
用な紡糸口金毛細管の別の具体例である。

【図１２】線１２−１２に沿って取った、図１１の毛細
管の断面図である。

【図１３】本考案のフィラメントの断面の２００〜６０
０×に拡大した顕微鏡写真である。

【図１４】本考案のフィラメントの断面の２００〜６０
０×に拡大した顕微鏡写真である。

【図１５】本考案のフィラメントの断面の２００〜６０
０×に拡大した顕微鏡写真である。

【符号の説明】

２０ 紡糸口 ２２ 板 ２４ 毛細管 ２６ 上面 ３０ 通路 ３２ 通路 ３８ 支柱 ３９ 支柱 ４０ 穴 ４２ 部材 ５０ 毛細管

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 毛細管によって連絡している上方及び下
   方の表面を有する板を具備し、 該毛細管が、二つの同心的な環状の通路と、内側の環状
   の通路内に同心的に配置した中心の空腔と、該環状の両
   通路間に配置した第二の空腔と、該環状の両通路の回り
   で角度的な配置で該環状の両通路に橋をかける複数の支
   柱とから形成されており、 該支柱が、該環状の両通路を通して延び、該角度的な配
   置において放射的に整列しており、 一つの穴が、該下方の表面から二つの整列した橋かけ部
   材を通して該空腔まで延びており、 単一部材として構成されていることを特徴とする、それ
   自体内に共紡糸したフィラメントを含有している中空フ
   ィラメントの製造のための紡糸口金。