JPS62216605A - 中空繊維形のセルロ−ス製透析膜及びその製法 - Google Patents
中空繊維形のセルロ−ス製透析膜及びその製法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
- B01D69/087—Details relating to the spinning process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B01D—SEPARATION
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- B01D71/08—Polysaccharides
- B01D71/10—Cellulose; Modified cellulose
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/20—Formation of filaments, threads, or the like with varying denier along their length
-
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- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/24—Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、貫通している中空部と閉じた壁を具備する中
空繊維の形状の、銅アンモニア溶液から再生したセルロ
ースから成る透析膜に関する。
空繊維の形状の、銅アンモニア溶液から再生したセルロ
ースから成る透析膜に関する。
西ドイツ国特許第736321号明細書から、貫通して
いる中空部を有する、銅アンモニア溶液から再生した再
生セルロースから成る中空繊維が知られている。
いる中空部を有する、銅アンモニア溶液から再生した再
生セルロースから成る中空繊維が知られている。
米国特許第3228877号明細書から、前記の西ドイ
ツ国特許第736321号明細書により製造した中空繊
維が透析膜として及び逆浸透膜として適当であることが
知られている。
ツ国特許第736321号明細書により製造した中空繊
維が透析膜として及び逆浸透膜として適当であることが
知られている。
米国特許第3888771号明細書から、特定の膜構造
を有しかつ繊維の全軸に沿って均一な壁厚及び正確に円
形の断面を有する、銅アンモニア溶液から再生したセル
ロース製の中空繊維が公知である。更に、中空繊維は延
伸されておりかつ高い引張り強さを有する。延伸によシ
達成される高い強度は確かに望ましいのであるが、これ
は膜の膨潤性に、それ故透析する際にその作用有効性に
対して極めて不利である。
を有しかつ繊維の全軸に沿って均一な壁厚及び正確に円
形の断面を有する、銅アンモニア溶液から再生したセル
ロース製の中空繊維が公知である。更に、中空繊維は延
伸されておりかつ高い引張り強さを有する。延伸によシ
達成される高い強度は確かに望ましいのであるが、これ
は膜の膨潤性に、それ故透析する際にその作用有効性に
対して極めて不利である。
透析、例えば血液透析する際に、膜壁を透析液が完全に
かつ障害なく洗うようにすることが必要である。束にま
とめられている中空繊維形の透析膜を使用する場合、正
確に円形の断面を有する中空繊維は繊維密度的500〜
1000/c!rL2を有する数千本の中空繊維からの
束で、その全長にわたって、平面平行である2枚のガラ
ス板効果と同様に強固に相互付着し易い。
かつ障害なく洗うようにすることが必要である。束にま
とめられている中空繊維形の透析膜を使用する場合、正
確に円形の断面を有する中空繊維は繊維密度的500〜
1000/c!rL2を有する数千本の中空繊維からの
束で、その全長にわたって、平面平行である2枚のガラ
ス板効果と同様に強固に相互付着し易い。
この相互付着により透析液は中空繊維の間の間隙に浸透
し難くかつ中空繊維が相互付着している面は物質交換に
不利であり、これKより中空繊維モジュールの作用性は
低下する。
し難くかつ中空繊維が相互付着している面は物質交換に
不利であり、これKより中空繊維モジュールの作用性は
低下する。
透析膜の作用性は血液透析の場合、交換面と容積の比及
び透析膜の壁側の濃度差に左右される。しかし従来は常
に円形断面の中空繊維が使われかつ変形した円形の断面
は不利であると見なされていた。
び透析膜の壁側の濃度差に左右される。しかし従来は常
に円形断面の中空繊維が使われかつ変形した円形の断面
は不利であると見なされていた。
本発明の課題は、銅アンモニア溶液から再生したセルロ
ースから、貫通している中空部及び閉じた壁を有する中
空繊維の形状の透析膜であって、その繊維軸線に対して
垂直方向の横断面において、繊維の中心点から壁の外面
までの距離と壁の内面までの距離との差が壁の全周辺に
わたって変動していて、その際繊維の中心点とは繊維断
面の外面と少なくとも2点と、しかもできるだけ多くの
点と接する、該断面を包囲する円の中心点であり、かつ
繊維軸線に対して垂直方向の断面が円形、楕円、腎形に
変形した楕円又は変形した方形の形状を有する前記の透
析膜を形成して透析効果をより有利に構成した交換面に
より高めることである。
ースから、貫通している中空部及び閉じた壁を有する中
空繊維の形状の透析膜であって、その繊維軸線に対して
垂直方向の横断面において、繊維の中心点から壁の外面
までの距離と壁の内面までの距離との差が壁の全周辺に
わたって変動していて、その際繊維の中心点とは繊維断
面の外面と少なくとも2点と、しかもできるだけ多くの
点と接する、該断面を包囲する円の中心点であり、かつ
繊維軸線に対して垂直方向の断面が円形、楕円、腎形に
変形した楕円又は変形した方形の形状を有する前記の透
析膜を形成して透析効果をより有利に構成した交換面に
より高めることである。
この課題は、繊維軸線に対して垂直方向の断面において
壁厚が繊維軸線方向で同じでありかつその周辺に沿って
隣接する区域で異なる厚さを有し、最小厚に対する最大
厚の比が統計的平均値2〜6でありかつ壁の最小厚に対
する中空部の直径の比が25〜80であることにより解
決される。
壁厚が繊維軸線方向で同じでありかつその周辺に沿って
隣接する区域で異なる厚さを有し、最小厚に対する最大
厚の比が統計的平均値2〜6でありかつ壁の最小厚に対
する中空部の直径の比が25〜80であることにより解
決される。
繊維軸線に対して垂直方向の断面が楕円であると同じ血
液容量の場合、本発明による透析膜では交換面が著しく
拡大されており、それ故このために代謝産物交換の作用
性が著しく改良されたことを別として、血液膜厚がよシ
一層像いために本発明による透析膜では透析する際にそ
の有効性が更に改良される。円形の透析繊維で知られて
いる繊維の相互付着性の作用がこの場合円形の中空繊維
よりも著しく予測されたにもかかわらず、その作用が認
められなかったことは驚異的である。明らかに繊維が整
列しかつこれにより成層を回避する。
液容量の場合、本発明による透析膜では交換面が著しく
拡大されており、それ故このために代謝産物交換の作用
性が著しく改良されたことを別として、血液膜厚がよシ
一層像いために本発明による透析膜では透析する際にそ
の有効性が更に改良される。円形の透析繊維で知られて
いる繊維の相互付着性の作用がこの場合円形の中空繊維
よりも著しく予測されたにもかかわらず、その作用が認
められなかったことは驚異的である。明らかに繊維が整
列しかつこれにより成層を回避する。
腎形に変形した楕円は、中空繊維が拡大された交換面で
秀でた形状安定性を有するので特に有利であることが明
らかになった。
秀でた形状安定性を有するので特に有利であることが明
らかになった。
本発明による透析膜は必ずしも対称形である必要はない
。
。
変形した方形とは、せいぜいそれぞれ対向する角度がほ
とんど同一でありかつ辺が著しく湾曲しているような方
形である。
とんど同一でありかつ辺が著しく湾曲しているような方
形である。
有利には中空部の横断面の面積は0.6・10−3〜0
.8vlL2である。変形した円形横断面を有する透析
用中空繊維がより大きな中空部横断面面積を有する際、
中空繊維は崩壊して血液の貫流が中断される恐れがある
。
.8vlL2である。変形した円形横断面を有する透析
用中空繊維がより大きな中空部横断面面積を有する際、
中空繊維は崩壊して血液の貫流が中断される恐れがある
。
壁厚は円形横断面を有する透析用中空繊維について公知
であるように1〜100μm1殊に5〜50μmである
。
であるように1〜100μm1殊に5〜50μmである
。
本発明による透析膜の横断面形の良好な形状安定性を達
成するために、繊維軸線に対して垂直方向の横断面にお
いてその周辺に沿って壁厚は隣接する断面で異なる厚さ
を有している。
成するために、繊維軸線に対して垂直方向の横断面にお
いてその周辺に沿って壁厚は隣接する断面で異なる厚さ
を有している。
本発明の他の実施形は、繊維軸線に対して垂直方向の繊
維断面が、中空繊維の壁厚がその周辺に沿って少なくと
も1回は連続的に最大厚まで増加しかつ最小厚まで低下
するように構成されていることを特徴とする。
維断面が、中空繊維の壁厚がその周辺に沿って少なくと
も1回は連続的に最大厚まで増加しかつ最小厚まで低下
するように構成されていることを特徴とする。
本発明による中空繊維が技術水準の中空繊維に比べて、
中空繊維横断面において交換面積とセルロース量が変ら
ない場合には、横断面でのセルロース物質の本発明によ
る分配によって新陳代謝産物に対する明らかに高いフレ
アランスが得られることを確認したことは驚異的である
。
中空繊維横断面において交換面積とセルロース量が変ら
ない場合には、横断面でのセルロース物質の本発明によ
る分配によって新陳代謝産物に対する明らかに高いフレ
アランスが得られることを確認したことは驚異的である
。
中空繊維膜の肉厚個所は膜の肉薄部分に対してその浸透
性を断念せずに安定化骨格を付与する。
性を断念せずに安定化骨格を付与する。
中空部は種々の形状、例えば円形、楕円形、三角形、方
形成いは多角形であってよく、その際に角は製造の際に
多少丸みがつく。本発明の実施形で、壁厚が数回増減す
る場合、最大厚を有する区分或いは最小厚を有する区分
はその都度周辺上で殆んど同じ距離を有する。特に、三
角形、方形及び多角形の中空部構造で極めて安定な中空
繊維が得られる。得られる断面形は対称であっても非対
称であってもよい。
形成いは多角形であってよく、その際に角は製造の際に
多少丸みがつく。本発明の実施形で、壁厚が数回増減す
る場合、最大厚を有する区分或いは最小厚を有する区分
はその都度周辺上で殆んど同じ距離を有する。特に、三
角形、方形及び多角形の中空部構造で極めて安定な中空
繊維が得られる。得られる断面形は対称であっても非対
称であってもよい。
良好な安定性を得るために、最大厚のすべての区分もし
くは最小厚のすべての区分がそれぞれ相互に同じ厚さで
あることは特に有利である。
くは最小厚のすべての区分がそれぞれ相互に同じ厚さで
あることは特に有利である。
血液透析では円形断面の中空繊維が特に好んで使われる
。この場合に有利には、中空繊維の壁厚が増減して繊維
周囲と中空部周囲が基本的に円形でありかつこれらの両
方の円の中心点が相互に間隔を有するように構成されて
いる透析用中空繊維を製造することができる。両方の円
の中心点のその間隔は両方の円の半径差の20〜80%
、殊に40〜60%に相当する。
。この場合に有利には、中空繊維の壁厚が増減して繊維
周囲と中空部周囲が基本的に円形でありかつこれらの両
方の円の中心点が相互に間隔を有するように構成されて
いる透析用中空繊維を製造することができる。両方の円
の中心点のその間隔は両方の円の半径差の20〜80%
、殊に40〜60%に相当する。
公知の透析用中空繊維、特にその断面形状が円形として
表わされるものでは、中空繊維の直径が相応して低下す
る場合にのみ壁厚を低減させることができるに過ぎない
。中空部直径と壁厚の比が約10を上まわる、特に25
を越えると、中空繊維は不安定でかつ圧潰し易く、これ
は血液透析では血流を阻害する。本発明による構成では
壁の最小厚に対する中空部直径の比は25〜80、殊に
40〜60である。有利には、本発明による中空繊維の
最小厚は3〜9μmである。
表わされるものでは、中空繊維の直径が相応して低下す
る場合にのみ壁厚を低減させることができるに過ぎない
。中空部直径と壁厚の比が約10を上まわる、特に25
を越えると、中空繊維は不安定でかつ圧潰し易く、これ
は血液透析では血流を阻害する。本発明による構成では
壁の最小厚に対する中空部直径の比は25〜80、殊に
40〜60である。有利には、本発明による中空繊維の
最小厚は3〜9μmである。
本発明の目的はまた本発明による中空繊維形の透析膜の
製法である。その優れた特性によっても半透過性膜とし
て優れかつ機械的強度が損なわれておらず、紡糸ノズル
形により予め付与される正確な断面形を有しかつ半透過
性膜用の再生セルロースから成る中空繊維を有利に本方
法により製造することができる。
製法である。その優れた特性によっても半透過性膜とし
て優れかつ機械的強度が損なわれておらず、紡糸ノズル
形により予め付与される正確な断面形を有しかつ半透過
性膜用の再生セルロースから成る中空繊維を有利に本方
法により製造することができる。
本発明方法は、中空繊維紡糸ノズルをカセイソーダ水中
に浸漬しかつ中空繊維紡糸ノズルの環状スリットからの
セルロース銅ア/モニア溶液の吐出速度に対する第1引
取シローラでの中空繊維の引取り速度の比を1.00〜
1.05としかつ中空繊維紡糸ノズルから第1引取シロ
ーラヘの繊維の進行方向を中空繊維紡糸ノズルの開口部
の軸線と鋭角を形成するように定めることを特徴とする
。
に浸漬しかつ中空繊維紡糸ノズルの環状スリットからの
セルロース銅ア/モニア溶液の吐出速度に対する第1引
取シローラでの中空繊維の引取り速度の比を1.00〜
1.05としかつ中空繊維紡糸ノズルから第1引取シロ
ーラヘの繊維の進行方向を中空繊維紡糸ノズルの開口部
の軸線と鋭角を形成するように定めることを特徴とする
。
任意の断面を有する中空繊維紡糸ノズルを使用する際に
、理想的な形状から僅かにずれるだけで正確にその断面
を有する中空繊維が得られる。これは従来不可能である
と見なされていた。
、理想的な形状から僅かにずれるだけで正確にその断面
を有する中空繊維が得られる。これは従来不可能である
と見なされていた。
中空繊維紡糸ノズルを偏心した断面を有する中空繊維用
に使う場合、技術水準による方法とは反対に偏心率の低
下はない。偏心率に関しては本発明方法の場合、糸の引
取り方向と中空繊維紡糸ノズル開口部の軸線との鋭角が
肉厚な壁厚の側に形成される場合にも更に高めることさ
えできる。この場合には偏心率が低下することが予想さ
れたのであるが。
に使う場合、技術水準による方法とは反対に偏心率の低
下はない。偏心率に関しては本発明方法の場合、糸の引
取り方向と中空繊維紡糸ノズル開口部の軸線との鋭角が
肉厚な壁厚の側に形成される場合にも更に高めることさ
えできる。この場合には偏心率が低下することが予想さ
れたのであるが。
原則的には本発明方法で中空繊維紡糸ノズルを凝固槽の
底部に設けかつ繊維を上方に紡糸することもできる。こ
のような配置ではノズルの交換、バッキング及び紡糸の
際に生じる大きな技術的困難のため、この実施形は、本
発明方法を実施するだめには凝固槽の上部に中空繊維紡
糸ノズルを設置した場合に比して余り意味はない。
底部に設けかつ繊維を上方に紡糸することもできる。こ
のような配置ではノズルの交換、バッキング及び紡糸の
際に生じる大きな技術的困難のため、この実施形は、本
発明方法を実施するだめには凝固槽の上部に中空繊維紡
糸ノズルを設置した場合に比して余り意味はない。
本発明方法を実施する際に中空繊維紡糸ノズルをカセイ
ソーダ水中に5〜10龍の深さで浸漬すると有利である
。この浸漬深度で繊維を十分に迅速に凝固するのに十分
であり、その際に中空繊維紡糸ノズル開口部を銅アンモ
ニア溶液により濃青色に着色したカセイソーダ中で十分
に観察することができる。
ソーダ水中に5〜10龍の深さで浸漬すると有利である
。この浸漬深度で繊維を十分に迅速に凝固するのに十分
であり、その際に中空繊維紡糸ノズル開口部を銅アンモ
ニア溶液により濃青色に着色したカセイソーダ中で十分
に観察することができる。
本発明方法では第1引取りローラを、中空繊維紡糸ノズ
ルから吐出されて紡糸した中空繊維が下方へ垂直に案内
されるように配置せずに、中空繊維紡糸ノズルから第1
引取シローラへの繊維の進行方向が中空繊維紡糸ノズル
開口部の軸線と鋭角を形成するような間隔を置くように
配置する。有利にはこの鋭角は15〜70°である。
ルから吐出されて紡糸した中空繊維が下方へ垂直に案内
されるように配置せずに、中空繊維紡糸ノズルから第1
引取シローラへの繊維の進行方向が中空繊維紡糸ノズル
開口部の軸線と鋭角を形成するような間隔を置くように
配置する。有利にはこの鋭角は15〜70°である。
本発明方法では新しく紡糸した中空繊維は凝固槽中で極
めて低い張力の適用下に搬送される。
めて低い張力の適用下に搬送される。
第1引取りローラの後方に設けられている第2引取りロ
ーラの周速が第1引取りローラの周速の90〜98%に
過ぎない。これにより新しく紡糸した中空繊維の僅かな
収縮が惹起される。
ーラの周速が第1引取りローラの周速の90〜98%に
過ぎない。これにより新しく紡糸した中空繊維の僅かな
収縮が惹起される。
一方技術水準による方法では中空繊維が紡糸ノズルを出
た直後に既に延伸される。
た直後に既に延伸される。
中空繊維、特に半透過膜として使われかつ壁厚約10〜
200μmで直径約50〜1000μmを有する中空繊
維を製造するに当り、ノズルの寸法が数倍、例えば中空
繊維寸法の10〜50倍である中空繊維紡糸ノズルで製
造し得るに゛過ぎないと従来は見なされていた。有利に
本発明範囲では中空繊維紡糸ノズルの環状スリットの寸
法が最終中空繊維の寸法の2.5〜6倍である中空繊維
紡糸ノズルを使用する。
200μmで直径約50〜1000μmを有する中空繊
維を製造するに当り、ノズルの寸法が数倍、例えば中空
繊維寸法の10〜50倍である中空繊維紡糸ノズルで製
造し得るに゛過ぎないと従来は見なされていた。有利に
本発明範囲では中空繊維紡糸ノズルの環状スリットの寸
法が最終中空繊維の寸法の2.5〜6倍である中空繊維
紡糸ノズルを使用する。
一般にセルロース銅アンモニア溶液のセルロース含量は
、通常セルロースの再生に使用されるセルロース銅アン
モニア紡糸溶液が有するセルロース含量と相違しない。
、通常セルロースの再生に使用されるセルロース銅アン
モニア紡糸溶液が有するセルロース含量と相違しない。
しかし有利にはセルロース含量は溶液の重量に対して6
〜10重景係である。カセイソーダ水のNaOH含量は
広範囲に変動させることができる。中空繊維の固化を惹
起するノルマンセルロースの十分に迅速な形成を確実に
するためにその含量が10〜20重量%であると優れて
いる。
〜10重景係である。カセイソーダ水のNaOH含量は
広範囲に変動させることができる。中空繊維の固化を惹
起するノルマンセルロースの十分に迅速な形成を確実に
するためにその含量が10〜20重量%であると優れて
いる。
本発明方法により製造した中空繊維を延伸すべき場合に
は、有利にこの延伸を後処理浴中を通過する際に実施す
る。
は、有利にこの延伸を後処理浴中を通過する際に実施す
る。
本発明による中空繊維は中空繊維ノズルから圧出された
セルロース銅アンモニア溶液を稀カセイソーダ水中で凝
固させることにより製造し、その際に紡糸溶液は紡糸ノ
ズルを出た直後に凝固浴中に導かれる。貫通している中
空部を形成するには、公知方法で中央孔を通して中空部
形成液体、例えばハロゲン化炭化水素、炭化水素及びエ
ステルを導く。その際にイソプロピルミリステートが有
利であることが明らかになった。
セルロース銅アンモニア溶液を稀カセイソーダ水中で凝
固させることにより製造し、その際に紡糸溶液は紡糸ノ
ズルを出た直後に凝固浴中に導かれる。貫通している中
空部を形成するには、公知方法で中央孔を通して中空部
形成液体、例えばハロゲン化炭化水素、炭化水素及びエ
ステルを導く。その際にイソプロピルミリステートが有
利であることが明らかになった。
しかし水及び水溶液、例えばカルボキシメチルセルロー
ス塩の溶液が中空形成液体として極めて好適であること
が明らかになった。
ス塩の溶液が中空形成液体として極めて好適であること
が明らかになった。
本発明による中空繊維形の形成は相応して設けられてい
る紡糸スリット及び中空部形成液体を案内するための中
央孔を具備する中空繊維ノズルの使用により達成される
。それ故、添付図面の第4図に示した断面を有する本発
明による中空繊維は偏心紡糸スリット及び中空部形成液
体を案内するための偏心配置の孔を具備する紡糸ノズル
で製造することができる。他の形状の断面に関しては適
当な紡糸スリットと中央孔を具備する紡糸ノズルにより
製造することができ、このノズルは所期の断面に基いて
直ちに明らかである。例えば所望の楕円形を形成するた
めに、長軸と短軸の軸比が中空繊維の断面を形成する楕
円に相当するよりも大きな比の楕円の紡糸ノズルを選択
する。
る紡糸スリット及び中空部形成液体を案内するための中
央孔を具備する中空繊維ノズルの使用により達成される
。それ故、添付図面の第4図に示した断面を有する本発
明による中空繊維は偏心紡糸スリット及び中空部形成液
体を案内するための偏心配置の孔を具備する紡糸ノズル
で製造することができる。他の形状の断面に関しては適
当な紡糸スリットと中央孔を具備する紡糸ノズルにより
製造することができ、このノズルは所期の断面に基いて
直ちに明らかである。例えば所望の楕円形を形成するた
めに、長軸と短軸の軸比が中空繊維の断面を形成する楕
円に相当するよりも大きな比の楕円の紡糸ノズルを選択
する。
他の断面形に関しては、例えば曲がった方形等としての
所望の形状に相応する紡糸スリットが設けられている中
空繊維紡糸ノズルを使用する。紡糸スリットの幅は、壁
厚が繊維軸線に対して垂直方向の断面においてその周辺
に沿って隣接する区域で異なる厚さを有することが望ま
しい場合には、断面に応じてより広幅に及びより狭く構
成する。
所望の形状に相応する紡糸スリットが設けられている中
空繊維紡糸ノズルを使用する。紡糸スリットの幅は、壁
厚が繊維軸線に対して垂直方向の断面においてその周辺
に沿って隣接する区域で異なる厚さを有することが望ま
しい場合には、断面に応じてより広幅に及びより狭く構
成する。
本発明による透析膜に関しても、西rイツ国特許出願明
細書p2627858号、P2705735号及びP2
705733号に詳細に記載されているように耐漏水性
を高め、或いは化学的に変性されたセルロースを含有す
る表面層を得、或いは膜壁中に吸着剤を導入するために
中空繊維の壁を2層又は多層構成にすることができる。
細書p2627858号、P2705735号及びP2
705733号に詳細に記載されているように耐漏水性
を高め、或いは化学的に変性されたセルロースを含有す
る表面層を得、或いは膜壁中に吸着剤を導入するために
中空繊維の壁を2層又は多層構成にすることができる。
次に本発明を添付図面により説明する。第1図〜第6図
では本発明による透析用中空線維を表わし、その際に本
発明の基本的な特徴を明瞭にするためにその形状状態を
意図的に強調して図示した。第7図では本発明方法を示
す。
では本発明による透析用中空線維を表わし、その際に本
発明の基本的な特徴を明瞭にするためにその形状状態を
意図的に強調して図示した。第7図では本発明方法を示
す。
第1図は本発明による透析膜の繊維軸線に対して垂直方
向の断面を表わし、形状は楕円である。1aは銅アンモ
ニア溶液から再生したセルロースより成る中空繊維2a
の膜壁である。楕円の長軸の長さをaで、短軸の長さを
bで表わす。
向の断面を表わし、形状は楕円である。1aは銅アンモ
ニア溶液から再生したセルロースより成る中空繊維2a
の膜壁である。楕円の長軸の長さをaで、短軸の長さを
bで表わす。
第2図は本発明による透析膜の繊維軸線に対して垂直方
向の断面を表わし、形状は青膨に変形した楕円である。
向の断面を表わし、形状は青膨に変形した楕円である。
1aは銅アンモニア溶液から再生したセルロースより成
る中空繊維2aの膜壁である。
る中空繊維2aの膜壁である。
第6図は本発明による透析膜の繊維軸線に対して垂直方
向の断面を表わし、形状は変形した方形である。方形の
隣接辺は異なる厚さを有する。この場合にも1aは銅ア
ンモニア溶液から再生したセルロースより成る中空繊維
2aの膜壁である。
向の断面を表わし、形状は変形した方形である。方形の
隣接辺は異なる厚さを有する。この場合にも1aは銅ア
ンモニア溶液から再生したセルロースより成る中空繊維
2aの膜壁である。
第4図は円形中空部及び円形断面の中空繊維を表わす。
両方の円形の中心点は相互に偏心しており、従って最大
壁厚区分が最小壁厚区分に連続的に移行していることは
明らかである。
壁厚区分が最小壁厚区分に連続的に移行していることは
明らかである。
1aは再生セルロースから成る中空繊維2aの膜壁でち
る。
る。
第5図は三角形の中空部を有する中空線維を表わし、そ
の際に角は丸みをつけられている。
の際に角は丸みをつけられている。
最大厚と最小厚は相互にほぼ同一間隔で設けられており
、その際に最大厚のすべての区分3つもしくは最小厚の
すべての区分3つは各々相互に同一の厚さを有する。こ
の場合にも1aは再生セルロースより成る中空繊維2a
の膜壁である。
、その際に最大厚のすべての区分3つもしくは最小厚の
すべての区分3つは各々相互に同一の厚さを有する。こ
の場合にも1aは再生セルロースより成る中空繊維2a
の膜壁である。
第6図は方形中空部を有する本発明による透析膜用中空
繊維の横断面を表わし、その際に中空繊維の壁厚はその
周辺に沿って連続的に2回は最大厚まで増加し、2回は
最小厚まで低下する。この最大厚は連続的な増加が連続
的な低下へ移行する点で得られる。この膜では最小厚は
1つの点に限定されるのではなく、最小壁厚の区分で一
定である。この場合にも1aは再生セルロースから成る
中空繊維2aの膜壁である。
繊維の横断面を表わし、その際に中空繊維の壁厚はその
周辺に沿って連続的に2回は最大厚まで増加し、2回は
最小厚まで低下する。この最大厚は連続的な増加が連続
的な低下へ移行する点で得られる。この膜では最小厚は
1つの点に限定されるのではなく、最小壁厚の区分で一
定である。この場合にも1aは再生セルロースから成る
中空繊維2aの膜壁である。
本発明により、本発明による透析膜中空繊維の多数の断
面形を製造することができる。第1図〜第6図には数種
の断面形を示したに過ぎない。例えば中空部が五角形又
は多角形を形成する相応する断面もまだ最大壁厚の区分
により安定化されて、交換面の大部分を明らかに肉薄の
壁厚で構成できかつ血液透析で膜の有効性が改良される
。第6図に図示したように、最大壁厚の点を一定の最大
壁厚を有する区分に拡張することもできる。その際に、
一定壁厚の区分はせいぜい全周辺の半分より少なくすべ
きでちる。
面形を製造することができる。第1図〜第6図には数種
の断面形を示したに過ぎない。例えば中空部が五角形又
は多角形を形成する相応する断面もまだ最大壁厚の区分
により安定化されて、交換面の大部分を明らかに肉薄の
壁厚で構成できかつ血液透析で膜の有効性が改良される
。第6図に図示したように、最大壁厚の点を一定の最大
壁厚を有する区分に拡張することもできる。その際に、
一定壁厚の区分はせいぜい全周辺の半分より少なくすべ
きでちる。
第7図は本発明方法の経過を示す略示図である。セルロ
ース銅アンモニア紡糸溶液1及び中空部形成液体2、例
えばイソノコ2ルミリステート又はパラフィン油を中空
繊維紡糸ノズル3に供給する。この中空繊維紡糸ノズル
3は凝固槽4を貫流するカセイソーダ水溶液中に浸漬し
ている。中空繊維紡糸ノズル3から出る中空繊維5は第
1引取りローラ6で方向を変えかつ第2引取りローラ7
を介して後処理浴中に送られる。第1引取りローラ6と
中空繊維紡糸ノズル3との間の繊維進行方向は中空繊維
紡糸ノズル開口部の軸と鋭角を形成する。後処理浴は有
利に例えば図面に2つ示す槽8,14として形成される
。後処理浴中には方向転換ローラ9が設けられている。
ース銅アンモニア紡糸溶液1及び中空部形成液体2、例
えばイソノコ2ルミリステート又はパラフィン油を中空
繊維紡糸ノズル3に供給する。この中空繊維紡糸ノズル
3は凝固槽4を貫流するカセイソーダ水溶液中に浸漬し
ている。中空繊維紡糸ノズル3から出る中空繊維5は第
1引取りローラ6で方向を変えかつ第2引取りローラ7
を介して後処理浴中に送られる。第1引取りローラ6と
中空繊維紡糸ノズル3との間の繊維進行方向は中空繊維
紡糸ノズル開口部の軸と鋭角を形成する。後処理浴は有
利に例えば図面に2つ示す槽8,14として形成される
。後処理浴中には方向転換ローラ9が設けられている。
駆動されるローラ10,11゜12及び13は上昇する
周速で駆動され、それによって中空繊維5は所望の程度
に延伸される。
周速で駆動され、それによって中空繊維5は所望の程度
に延伸される。
最後の方向転換ローラを介して洗浄された中空繊維5は
乾燥機15へ導かれ、そこで乾燥されかつ巻取り機16
でスプールに巻取られる。
乾燥機15へ導かれ、そこで乾燥されかつ巻取り機16
でスプールに巻取られる。
次に本発明を実施例により詳説する。
例 1 本発明の楕円透析膜の製造
楕円の長軸の長さが短軸の長さの2.7倍であpかつそ
の内部孔が同じ軸比の楕円であるように紡糸スリットを
楕円形に形成した中空繊維ノズルからセルロース濃度8
.9重量%のセルロース銅アンモニア溶液を押出した。
の内部孔が同じ軸比の楕円であるように紡糸スリットを
楕円形に形成した中空繊維ノズルからセルロース濃度8
.9重量%のセルロース銅アンモニア溶液を押出した。
紡糸スリットの幅はその使った中空繊維ノズルではどこ
でも同じであった。楕円の長軸の長さは紡糸スリットの
幅の10倍であった。内部孔を通して中空部形成液体と
してインゾロビルミリステートを押出した。
でも同じであった。楕円の長軸の長さは紡糸スリットの
幅の10倍であった。内部孔を通して中空部形成液体と
してインゾロビルミリステートを押出した。
ノズルは、流出孔が12.5 % −NaOHの凝固浴
面より5闘下にあるように設置する。
面より5闘下にあるように設置する。
ノズルから流出する中空繊維形成材料は中空繊維紡糸ノ
ズル開口部の軸に対して角度400で凝固浴中に存在す
る第1引取ローラに供給し、このローラの後方を回して
第2引取ローラへ導く。その際に、中空繊維形成セルロ
ース材料の出口速度は30.9 m/min、第1引取
りローラの周速は30.9 m/min 、第2引取り
ローラの周速は30.267W/minである。
ズル開口部の軸に対して角度400で凝固浴中に存在す
る第1引取ローラに供給し、このローラの後方を回して
第2引取ローラへ導く。その際に、中空繊維形成セルロ
ース材料の出口速度は30.9 m/min、第1引取
りローラの周速は30.9 m/min 、第2引取り
ローラの周速は30.267W/minである。
その後、中空繊維を常用の後処理浴を通して案内して銅
を除去する。もう1つのカセイソーダ浴の後、水洗、硫
酸洗浄及びもう1つの水洗を行う。中空繊維直径の所望
の寸法への低減は後処理浴中の延伸により行なう。
を除去する。もう1つのカセイソーダ浴の後、水洗、硫
酸洗浄及びもう1つの水洗を行う。中空繊維直径の所望
の寸法への低減は後処理浴中の延伸により行なう。
中空繊維をドラム式乾燥機中で乾燥しかつ交叉スプール
に巻取った。
に巻取った。
楕円形断面を有する中空繊維が得られた。楕円の長軸は
290μmでありかつ短軸は160μmであった。全周
辺にわたって同一の壁厚は17μmであった。
290μmでありかつ短軸は160μmであった。全周
辺にわたって同一の壁厚は17μmであった。
中空繊維は湿度50%、23°Cで測定して引張り強さ
24・103cN/ln2であシかつ伸び率は23チで
あった。複屈折率Δnは0.016であった。
24・103cN/ln2であシかつ伸び率は23チで
あった。複屈折率Δnは0.016であった。
例 2 偏心断面を有する本発明による透析膜の製造
例1と同様にして、第4図に図示しだような偏心断面を
有する中空繊維が得られた。断面に関して第4図に図示
したような中空繊維ノズルからセルロース濃度8.9重
量%を有するセルロース銅アンモニア溶液を押出した。
有する中空繊維が得られた。断面に関して第4図に図示
したような中空繊維ノズルからセルロース濃度8.9重
量%を有するセルロース銅アンモニア溶液を押出した。
内部孔を通して中空部形成液体としてイソゾロビルミリ
ステートを押出した。押出された紡糸溶液は紡糸ノズル
から出てすぐに、水酸化ナトリウム165g/l、アン
モニア61!/l及び銅49/lを含有する凝固浴中に
流入した。凝固浴の温度は2!1℃であった。ノルマン
セルロース錯体への変換後、得られた繊維を通常の後処
理浴を通して導いた。ドラム式乾燥機で乾燥しかつ乾燥
時に交叉スプールに巻取った。
ステートを押出した。押出された紡糸溶液は紡糸ノズル
から出てすぐに、水酸化ナトリウム165g/l、アン
モニア61!/l及び銅49/lを含有する凝固浴中に
流入した。凝固浴の温度は2!1℃であった。ノルマン
セルロース錯体への変換後、得られた繊維を通常の後処
理浴を通して導いた。ドラム式乾燥機で乾燥しかつ乾燥
時に交叉スプールに巻取った。
得られた中空繊維の最小壁厚は6μmであり、最大壁厚
は26μmであった。中空部の内径は215μmであっ
た。
は26μmであった。中空部の内径は215μmであっ
た。
例 6 本発明の偏心断面を有する透析膜を血液透析に
使用 偏心断面を有する中空繊維から中空繊維束を製造し、こ
れを中空繊維試験透析器中に設置しかつ標準条件下に試
験した。
使用 偏心断面を有する中空繊維から中空繊維束を製造し、こ
れを中空繊維試験透析器中に設置しかつ標準条件下に試
験した。
試験法は、エリアス・クライン及びその他共著(Eli
as Klein et aL )、慢性尿毒症プログ
ラム1977の人工腎臓研究グループによる報告”血液
透析及び透析膜の評価”〔(”Evalua−tion
of Hemodialysers and Dia
lysis Membra−nes″Report o
f a 5tudy group for the a
rti−ficial kidneychronic
uremia program i 977 )、米国
公衆衛生教育厚生課(US −De partment
of Health Education
and Welfare ) 、 メ
リ −ランド州20014、ベテスダ(Bethes
da )在、発表ANIH77−1294:lに記載さ
れている。
as Klein et aL )、慢性尿毒症プログ
ラム1977の人工腎臓研究グループによる報告”血液
透析及び透析膜の評価”〔(”Evalua−tion
of Hemodialysers and Dia
lysis Membra−nes″Report o
f a 5tudy group for the a
rti−ficial kidneychronic
uremia program i 977 )、米国
公衆衛生教育厚生課(US −De partment
of Health Education
and Welfare ) 、 メ
リ −ランド州20014、ベテスダ(Bethes
da )在、発表ANIH77−1294:lに記載さ
れている。
例2により製造した本発明の透析膜を銅アンモニア溶液
から再生した市販のセルロースの透析用中空繊維と比較
した。市販の透析用中空繊維の内径は215μm1壁厚
は16μmであった。
から再生した市販のセルロースの透析用中空繊維と比較
した。市販の透析用中空繊維の内径は215μm1壁厚
は16μmであった。
溶液流れは200 ml / min−〜2、透析el
l 流終ハ500 m</min−〜2であった。限外
濾過速度は市販の中空線維で5.0m〆h・m”nHg
、尿素フレアランス140 mVrninであった。本
発明による透析用中空繊維では限外濾過速度4−Orn
VrX−m”yxwHg−s尿素フレアランス1(55
mVminであった。
l 流終ハ500 m</min−〜2であった。限外
濾過速度は市販の中空線維で5.0m〆h・m”nHg
、尿素フレアランス140 mVrninであった。本
発明による透析用中空繊維では限外濾過速度4−Orn
VrX−m”yxwHg−s尿素フレアランス1(55
mVminであった。
繊維は形状安定でありかつ圧潰の傾向を呈しなかった。
市販の中空繊維と本発明のそれの断面積は互いに同一で
ある。
ある。
例1によシ製造した本発明の透析膜を使用して同様に良
好な結果が得られた。
好な結果が得られた。
偏心した中空繊維ではなく、成形により表面積/容積−
比が高められたものに関する例1に相当する中空繊維を
用いて、例6で偏心した中空繊維に関して記載したのと
同様に良好な透析結果が達成された。つまり同一条件下
で限外濾過速度3.8〜4.0ml、/h−m”mmH
g及び尿素フレアランス160〜165 mVminを
測定した。
比が高められたものに関する例1に相当する中空繊維を
用いて、例6で偏心した中空繊維に関して記載したのと
同様に良好な透析結果が達成された。つまり同一条件下
で限外濾過速度3.8〜4.0ml、/h−m”mmH
g及び尿素フレアランス160〜165 mVminを
測定した。
添付図面のうち第1図〜第6図は本発明の種付の透析膜
の断面形を表わし、第7図は本発明方法を示す略示図。
の断面形を表わし、第7図は本発明方法を示す略示図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、貫通している中空部と閉じている壁とを有する中空
繊維形の、銅アンモニア溶液から再生されたセルロース
製の透析膜であつて、その繊維軸線に対して垂直方向の
断面において繊維の中心点から壁の外面までの距離と壁
の内面までの距離との差が全周辺にわたつて変動してい
て、その際繊維の中心点とは繊維断面の外面と少なくと
も2点以上と、しかもできるだけ多くの点と接する、該
断面を包囲する円の中心点であり、かつ繊維軸線に対し
て垂直方向の断面が円形、楕円、腎形に変形した楕円又
は変形した方形の形状を有する前記の膜において、壁厚
が繊維軸線方向でほぼ同じ厚さを有しかつ繊維軸線に対
して垂直方向の断面においてその周辺に沿つて隣接する
区域で異なる厚さを有し、最小厚に対する最大厚の比が
統計的平均値2〜6でありかつ壁の最小厚に対する中空
部の直径の比が25〜80であることを特徴とする中空
繊維形のセルロース製透析膜。 2、繊維軸線に対して垂直方向の繊維断面が、中空繊維
の壁厚がその周辺に沿つて少なくとも1回は連続的に最
大厚まで増加しかつ最小厚まで低下するように構成され
ている特許請求の範囲第1項記載の透析膜。 3、壁厚が数回増加しかつ減小する際に最大厚の区分及
び最小厚の区分が周辺でそれぞれほぼ同一の距離を有す
る特許請求の範囲第2項記載の透析膜。 4、最大厚を有するすべての区分もしくは最小厚を有す
るすべての区分はそれぞれ相互に同じ厚さである特許請
求の範囲第2項又は第3項記載の透析膜。 5、中空部の断面の面積が0.6×10^−^3〜0.
8mm^2である特許請求の範囲第1項から第4項まで
のいずれか1項に記載の透析膜。 6、中空繊維の壁厚が1〜100μmである特許請求の
範囲第1項から第5項までのいずれか1項に記載の透析
膜。 7、中空繊維の壁厚が5〜50μmである特許請求の範
囲第1項から第6項までのいずれか1項に記載の透析膜
。 8、中空繊維の壁厚が、繊維周辺と中空部周辺が基本的
に円形でありかつこれら両方の円の中心点が相互に偏心
するように増減する特許請求の範囲第2項記載の透析膜
。 9、両方の円の中心点の距離が両方の円の半径差の20
〜80%に相当する特許請求の範囲第8項記載の透析膜
。 10、最小厚が3〜9μmである特許請求の範囲第1項
から第9項までのいずれか1項に記載の透析膜。 11、貫通している中空部と閉じている壁とを有する中
空繊維の繊維軸線に対して垂直方向の断面において繊維
の中心点から壁の外面までの距離と壁の内面までの距離
との差が全周辺にわたつて変動していて、その際繊維の
中心点とは繊維断面の外面と少なくとも2点以上と、し
かもできるだけ多くの点と接する、該断面を包囲する円
の中心点であり、かつ繊維軸線に対して垂直方向の断面
が円形、楕円、腎形に変形した楕円又は変形した方形の
形状を有し、かつ壁厚が繊維軸線方向でほぼ同じ厚さを
有しかつ繊維軸線に対して垂直方向の断面においてその
周辺に沿つて隣接する区域で異なる厚さを有し、最小厚
に対する最大厚の比が統計的平均値2〜6でありかつ壁
の最小厚に対する中空部の直径の比が25〜80である
中空繊維を、セルロース銅アンモニア溶液を中空繊維紡
糸ノズルの環状スリットを通してカセイソーダ水中にか
つ中空繊維紡糸ノズルの内部孔を通して中空部形成液体
を押出しかつ通常の後処理を行なうことにより半透膜用
の再生セルロースから紡糸する方法において、中空繊維
紡糸ノズルをカセイソーダ水中に浸漬しかつ中空繊維紡
糸ノズルの環状スリットからのセルロース銅アンモニア
溶液の吐出速度に対する第1引取りローラでの中空繊維
の引取り速度の比を1.00〜1.05としかつ中空繊
維紡糸ノズルから第1引取りローラへの繊維の進行方向
が中空繊維紡糸ノズルの開口部の軸線と鋭角を形成する
ことを特徴とする、中空繊維形のセルロース透析膜の製
法。 12、中空繊維紡糸ノズルをカセイソーダ水中に5〜1
0mmの深さで浸漬させる特許請求の範囲第11項記載
の方法。 13、中空繊維紡糸ノズルから第1引取りローラへの繊
維の進行方向が中空繊維紡糸ノズル開口部の軸線と形成
する角度は15〜70°である特許請求の範囲第11項
又は第12項記載の方法。 14、第1引取りローラの後方に設けられている第2引
取りローラの周速が第1引取りローラの周速の90〜9
8%である特許請求の範囲第12項又は第13項記載の
方法。 15、中空繊維紡糸ノズルの環状スリットの寸法が最終
中空繊維の寸法の2.5〜6倍である特許請求の範囲第
11項から第14項までのいずれか1項に記載の方法。 16、それぞれ溶液の重量に対して銅アンモニア溶液の
セルロース含量が6〜10重量%でありかつカセイソー
ダ水のNaOH含量が10〜20重量%である特許請求
の範囲第11項から第15項までのいずれか1項に記載
の方法。 17、中空繊維を後処理浴通過の際に延伸する特許請求
の範囲第11項から第16項までのいずれか1項に記載
の方法。
Applications Claiming Priority (6)
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DE7838339 | 1978-12-23 | ||
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Patent Citations (1)
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