JPS61120606A - 選択透過性異形中空糸の製造方法 - Google Patents

選択透過性異形中空糸の製造方法

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JPS61120606A
JPS61120606A JP24059184A JP24059184A JPS61120606A JP S61120606 A JPS61120606 A JP S61120606A JP 24059184 A JP24059184 A JP 24059184A JP 24059184 A JP24059184 A JP 24059184A JP S61120606 A JPS61120606 A JP S61120606A
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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】 く技術分野〉 本発明は選択透過性を有する異形中空系の製造方法に関
するものである。更に詳細には、長手方向に延長された
フィンを有する選択透過性を有する異形中空糸の製造方
法に関する。
〈従来技術〉 腎不全患者の血液を浄化し、余剰の水分を除去するため
に、血液透析器が使用されている。これは容器の中に透
析膜、例えば中空糸膜を多数本収納し、その中空内部に
患者の血液を流し、外部即ち中空糸股間に透析液を流し
て、中空糸膜を介して透析によって血液中の老廃物を除
去し、電解質濃度を調整するとともに、中空糸膜内外に
圧力差を与え、限外濾過によって血液中の余剰の水分を
除去するものである。また限外濾過のみによって、多聞
の水分とともに老廃物などを除去し、抜きすぎた水分を
電解質などの必要成分とともに、補給する方法(血液濾
過)も実状に応じて適用されている。さらに、血液中か
ら血漿を分離し、或いはその血漿の中から特定の有害成
分を除去して自己免疫疾患などを治療するために中空糸
膜を使用することも臨床的に試みられ始めた。
このように血液処理用の中空糸膜は、目的に応じて物質
を選択的に透過しなければならない。その性能は、中空
糸膜の素材、ポロシティ(孔の大きざ、数など)膜厚な
どによって決定される。しかし、それだけではない。多
数本の中空糸膜を如゛′□    何に集束して有効に
作用させるかが、性能を決定するポイントになる。例え
ば透析に際して中空糸膜どうじが長さ方向に沿って接触
すると透析液がその近接で中空糸膜の囲りを均等に流れ
ずに、ある特定の流路を形成することになり、この流れ
にあずからないところでは、透析が殆ど行われなくなっ
て透析効率は低下する。中空糸膜の両側の濃度差が透析
のドライビングフォースとなるから。
透析液が中空糸膜の間を均等に流れて境膜抵抗を出来る
だけ減少さけ、血液側との濃度差を増大させるように、
中空糸膜を収納し、また、中空糸膜自体の形状を工夫す
ることが必要である。前者については我々はさきに中空
糸を交差状に集束して容器内に収納することによって中
空糸股間の接触、従って膜面積の減少を防止するととも
に透析液を均等に流し、境膜抵抗を減少させて透析効率
を向上させうろことを見出したく特公昭52−3883
γ)。
また、後者については、例えば特開昭48−75481
 。
特開昭56−148907.特開昭58−169510
にみられるように中空糸膜の外側にフィンを設けること
によって同様の効果を発揮させる方法が促案されている
。しかしこれらのフィン付中空糸の製造法は、フィン部
による中空糸の有効面積が減少したり、安定な紡糸成形
が困難な場合が多く、その改善が望まれ−Cいた。
〈発明の目的〉 本発明の目的は、この様な観点に立って流体分離、特に
血液処理用に適したフィン付異形中空糸を溶融紡糸によ
り安定に製造する方法を提供することである。本発明の
他の目的は、種々の形状のフィンを有する異形中空糸を
安定にかつ容易に製造する方法を提供することである。
〈発明の構成〉 本発明者らは、かかる目的を達成するために鋭息研究を
行なったところ、溶融紡糸原液のコントロールすべき最
適範囲を見い出し本発明に到達した。
即ち本発明は、長手方向に頁通する中空部を有し且つ外
周部において長手方向に延長された少なくとも1条のフ
ィンを有する選択透過性異形中空糸の溶融紡糸による製
造方法において、該異形中空糸用の紡糸ノズルから溶融
紡糸原液を吐出する際の該ノズルにおける該紡糸原液の
粘度が100〜10000ポイズの範囲内にあることを
特徴とする選択透過性異形中空糸の製造方法を提供りる
bのである。
以下本発明についてさらに詳細に説明する。即ち本発明
の方法によって得られるフィン付異形中空糸の形状は例
えば図1に示すものである。ここでフィンの高さHは、
中空糸外径dに対して余り低いとフィンとしての効果が
十分発揮されない事は明らかである。
又、フィン部根本の巾Wについては、フィンの数にもよ
るが、フィンが屈曲しない範囲で狭い方が望ましい。巾
Wが大きいと、フィンの数をXとすると、外周πdのう
ちXW分だけが物質の移動に有効にぎかない為に、中空
糸の有効面積が減少し好ましくない。
ところが、中空糸紡糸用の原液は、液状であり、吐出孔
から吐出された後、その表面張力により、フィン部の原
液が根元方向に集中する傾向を有する。この傾向を抑制
する為には、吐出孔から出糸する時の原液の粘度を上げ
、中空糸の形状が形成されるまでの時間を短縮する必要
がある。この観点より種々検討した結果、白液浄化用に
使用でき、中空糸膜の有効面積をあまり減少させること
なく、また血液透析に用いた場合に透析液側の流れを均
一にし、十分透析効果を高めるようなフィン付異形中空
糸の形状を得るには、紡糸時のノズルでの紡糸原液の溶
融粘度が100〜10000ポイズである必要があるこ
とを見い出した。
一般にフィン付異形中空糸の口金としては、図2の如き
ものが用いられ、1の部分より、中空部を形成する為の
気体又は、液体が吐出され、2の部分より中空糸膜素材
が原液の状態で吐出され、その後、冷却固化して中空糸
の形状が固定される。
フィン部の根元を狭くする為の工夫として例えば図39
図4のような形状のものが実施されることもあるが、紡
糸原液粘度が100ポイズより低いとフィンの形状が正
常に固定されず十分目的が達成5   されない。
一方、紡糸原液の溶融粘度が高すぎ、10000ポイズ
を超えると口金吐出孔での圧力損失が大きくなり、機械
的に問題があるばかりでなく、ノズルから吐出した糸条
にスムースなドラフト(延伸)をかけることができなく
、紡糸中の断糸の発生や、糸の太さ斑の発生をひき起し
安定な製糸が困難となる。
また紡糸時の紡糸ノズルにおける紡糸原液の粘度として
は300〜2000ポイズが更に好ましく、特に500
〜1500ポイズの範囲にあればフィンの形状が正確に
固定され安定に紡糸することができる。
尚本発明で言う紡糸時の紡糸原液の粘度とは、紡糸ノズ
ルにおけるものを意味するが、厳密には紡糸ノズルの出
口におけるものである。
またノズル吐出時の原液粘度が適当な範囲にあっても、
出糸された中空糸が固化するまでの時間がながいとその
間に原液の表面張力による変形が促進されシャープなフ
ィン形状のものを得ることが出来ない。望ましくは、出
糸後、急速に冷部固化させ、出糸時の形状を固定するこ
とである。通常の溶融紡糸においては、糸条の流動性が
なくなり、捲取張力による細化が進まなくなる点、いわ
ゆる固化点は、ノズルより約10Crttの所にあるが
、本発明に係わるような、白液浄化用のフィン付異形中
空糸を得るには、固化点はノズル先端より40ctn以
内であるのが望ましいことがわかった。かかる固化点と
ノズル先端との距離が5〜40口の範囲にあれば更に好
ましく、特に10〜25aRの範囲では極めて安定な紡
糸が可能である。
さらに本発明における紡糸条件として、好ましいドラフ
トの範囲は20〜200であり、特に40〜100であ
る場合には所定の形状のフィン付中空糸が安定に得やす
い。
本発明の製造法における紡糸原液は、主として熱可塑性
重合体からなるが、それ以外に他の添加剤を含んでもよ
い。該熱可塑性重合体としてはセルロースエステル、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテタフタレ
ート、ポリメチルメタアクリレート、ポリエーテルサル
ホン等が好ましい。該添加剤としては、ポリアルキレン
グリコール、グリセリン、分子中にエチレン−プロピレ
ン鎖を有するグリコールなどのポリオール類、スルホラ
ン、カプロラクトン、ジメチルスルホキシドなど又これ
らの混合物等の可塑化剤や、無ill塩有機塩、及び上
記熱可塑性重合体やその他の熱可塑性重合体等が挙げら
れる。それらの組成は、要求される選択透過性能によっ
て、あるいは紡糸時の粘度コントロールに対応して選ば
れる。
また本発明の製造法では、紡糸固化された中空糸にさら
に延伸工程、添加剤の抽出除去、あるいはケン化等の化
学反応処理等の処理を施すことによって選択透過性を発
現させる。かかる処理法は、紡糸原液の組成に応じて選
ばれるものであるが、通常用いられる方法のいずれであ
ってもよく、特に限定されるものではない。
本発明に係わるフィン付異形中空糸の形状、サイズにつ
いては、特に限定するものではないが、フィンの数は1
〜10好ましくは2〜7、外径(d )は100〜50
0μ好ましくは200〜300μ、フィンのない部分の
膜厚(h)は5〜50μ好ましくは10〜40μ、フィ
ンの高さHは10〜65μが一般的に実用に供される範
囲である。
本発明の方法によって得られたフィン付中空糸は、外限
濾過、逆浸透、透析、ガス分離等の流体分離に用いられ
るが、特に血液透析、血液線通。
血漿分離9人工肺等の血液処理に適しており、中でも血
液透析に優れた効果を発揮する。
フィン付異形中空糸を血液浄化器に組み立てるには、中
空糸を5000〜10000本集束し、円筒状容器の中
に挿入し、両端をウレタン等の接着剤で中空糸間を接着
固化させ、その後中空糸端部切断開口させる。両端の中
空糸開口部の部分に血液分配用ボート部分をつけ血液浄
化器としての性能及びリークなどの品質を検査後、滅菌
処理をする。一般には中空糸は単なる円形中空糸が使用
されているが本発明に係わるフィン付異形中空糸を使用
會ることにより、第1に、中空糸単糸相互の密着を避け
ることが出来、透析液の流れの偏流が減少し、透析効率
が大巾に向上し、各浄化器間の透析効率のバラツキも小
さく出来る。第2に、血液浄化器端部での中空糸の分布
が均一になり、中空系中への血液の分配で均一になり、
中空系中又は中空糸開口部付近での血液凝固性、使用後
の血液残留1σを少くすることが出来る。更に中空糸を
多数本容器内に充填した場合、密着した糸の間に微小の
空間が出来、この部分への接着剤樹脂の浸透が妨げられ
未接着空間ができ、リークが発生りる結末となるがフィ
ン付異形中空糸の場合には、その発生確率が極めて少な
いという効果がある。本発明の方法によって、血液浄化
器として使用した場合、上記の如き効果を十分発揮する
フィン付異形中空糸を得ることが出来るのである。
〈発明の効果〉 本発明の製造方法によれば、これまで安定な製造が困難
な場合が多いとされていた溶融紡糸によるフィン付異形
断面の選択透過性中空糸を非常に安定に得ることが出来
る。また本発明の方法はフィンの形状も広い範囲で自由
に選択することが容易であるという優れた利点がある。
さらに本発明によって得られた中空糸は、特に血液浄化
器に使用されて優れた性能を発揮するものである。
以下本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明
はこれらに何ら限定されるものではない。
実施例1〜11、比較例1.2 セルロースジアセテート100重量部に対し、ボリエヂ
レングリコール(以下PEGと略記する)(分子量30
0)を表1に示す重量部だけ加えたものを混合し、その
混合物を200〜240℃で溶融し図2に示すノズル(
二重円環状スリットの内側直径1,6.、外側直径2#
、切欠部巾0.ISs、高さ0.7am+)より表1に
示す吐出口での温度で吐出させた後、表1に示す室温の
冷月1風速で冷却後、捲取った。
尚各温度でのポリマー融液の溶融粘度は別途フローテス
ターで測定した。
固化点の口金先端からの距離の測定は、紡糸中の糸条を
はさみ取り具で取り出して行ない、細化の終了する点を
固定点とした。口金湯度/り0℃では、ポリマーの粘度
が高すぎて断糸が発生しやすく、良好な捲取が出来なか
った。
それ以外のものについては、捲取糸をアルカリでセルロ
ースに鹸化後、得られた表′1の様な形状のフィン付異
形中空糸(フィン部以外の膜厚が約20〜25μ)をほ
ぼ同一充填率で容器内に充填し、透析器として組み立っ
た。そのin VitrOでの透析性能を測定し、表1
に示す。本発明に係わるものは、フィン部の形状がシャ
ープでフィン根元の巾が狭く、フィン高さも十分なもの
が得られ、透析器としての透析性能も高い値を示してい
る。一方、本発明から外れる比較例では、フィン形状が
丸みを帯び十分な高さの形状を得ることが出来なかった
尚、尿素クリアランスの測定は、昭和57年9月の日本
人工臓器学会によるダイアライザー性能評価基準により
測定した。
(以下余白) 実施例12〜15  比較例3.4 実施例1と同様にして、表2に示すポリマーを用いて溶
融紡糸を行なった後ざらに延伸により微多孔質化処理し
たところ、表2に示すような形状のフィンを有する異形
中空糸が得られた。
(以下余白) 表2
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明に係わる中空糸膜の拡大断面図の1例で
ある。図20図31図4は、本発明に係わる中空糸紡糸
用ノズル形状の例を示す。 図−1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、長手方向に貫通する中空部を有し且つ外周部おいて
    長手方向に延長された少なくとも1条のフィンを有する
    選択透過性異形中空糸の溶融紡糸による製造方法におい
    て、該異形中空糸用の紡糸ノズルから溶融紡糸原液を吐
    出する際の該ノズルにおける該紡糸原液の粘度が100
    〜10000ポイズの範囲内にあることを特徴とする選
    択透過性異形中空糸の製造方法。 2、該紡糸ノズルから吐出された該異形中空糸の固化点
    と該紡糸ノズル端面との距離が、40cm以下であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 3、該紡糸ノズルが、二重円環状スリットの外側に少な
    くとも1個の切欠部を有した形状の吐出口を有するもの
    である特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 4、該紡糸原液が、少なくとも1種の熱可塑性重合体及
    び/又は、少なくとも1種の添加剤を含有するものであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の製造方
    法。 5、紡糸固化された中空糸をさらに延伸、添加剤の抽出
    除去及び化学反応処理の少なくとも1種の処理により選
    択透過性を付与することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の製造方法。
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