JPS6359408A - 中空フイラメント内の共紡糸フイラメント及びその製造のための紡糸口金 - Google Patents

中空フイラメント内の共紡糸フイラメント及びその製造のための紡糸口金

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JPS6359408A
JPS6359408A JP62158844A JP15884487A JPS6359408A JP S6359408 A JPS6359408 A JP S6359408A JP 62158844 A JP62158844 A JP 62158844A JP 15884487 A JP15884487 A JP 15884487A JP S6359408 A JPS6359408 A JP S6359408A
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JP
Japan
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filament
annular
hollow
spinneret
filaments
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Application number
JP62158844A
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English (en)
Inventor
ハリイ・ボーン・サミユエルソン
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EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • D01D5/24—Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
    • 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
    • D01D5/28—Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/30—Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/34—Core-skin structure; Spinnerette packs therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

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】 ｌ吸へ１１ 本発明は中空繊維に関し、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。
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が知られている。
１吸へｉ法 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。
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（ｓｏ　ｌ　ｉｄ）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。
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０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。−具体例においては、中空的中空フィラ
メントは、紡糸口金の下方の表面において環状の両通路
に橋が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
される公知の条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。
スの　　　の−ｔ＝口 第１〜３図は、本発明の紡糸口金の、それぞれ、側車面
図、下面及び上面図である。
第２Ａ及び３Ａ図は、第１図の紡糸口金の、それぞれ、
下面及び上面からみた、紡糸口金毛細管の拡大図である
。
第４図は、１ｉ４−４に沿って取った、第３Ａ図の毛細
管の拡大断面図である。
第５図は、紡糸口金の下面からみた、本発明の紡糸口金
毛細管の別の具体例である。
第６図は、線６−６に沿って取った、第５図の毛細管の
拡大断面図である。
第７図は、紡糸口金の下面からみた、本発明の紡糸口金
毛細管の別の具体例である。
第８図は、線８−８に沿って取った、第７図の毛細管の
断面図である。
第９及び１１図は、紡糸口金の下面からみた、本発明に
対して有用な紡糸口金毛細管の別の具体例である。
第１０及び１２図は、線１０−１０及び１２−１２に沿
って取った、それぞれ、第９及び１１図の毛細管の断面
図である。
第１３．１４及び１５図は、本発明のフィラメントの断
面の２００〜６００×に拡大した写真である。
第１〜４図を参照すると、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が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
１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（ａｎｇｕｌａ
ｒ）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。
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２６ａ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１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。
第５及び６図中に示すように本発明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
を通じて通気しく空腔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（第６図においては
線６−６に対し回転させたように示しである）によって
下面２８において橋かけしである。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。
第７及び８図に示す本発明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
通じて通気しく空腔３４は省いである）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（第８図においては線８−８
に対して回転させたように示しである）によって下面２
８において橋かけしである。この毛細管は環状の通路３
２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。
第９〜１０図に示すさらに別の具体例においては、毛細
管２４″′の両道路３０′、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（何れも第１０図においては線１
０−１０に対し回転させたように示しである）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
フィラメントの合着紡糸に対して適応している。
第１１図及び第１２図に示す具体例は、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５
４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　　１ｆｉ；ｇ、材５
７（第１２図においては線１２−１２に対して回転しで
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０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６通
路５２から生じる中空のフィラメントは、オリフィス６
０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。
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３
８．３９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。
火ｉｔｃ 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、第１〜４図に示す種類の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 内径＝０．２００インチ 幅　＝０゜００５インチ 長さ＝０．０２０インチ 内側の環状重合体通路３２ 内径＝０．０９６インチ 幅　＝０．００５インチ 長さ＝０．０２０インチ 内側及び外側の中空フィラメントを、それぞれ、パーキ
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）（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Ｔ　ｉ　Ｏｘを含有していた０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’ＯＴ及び
メルポール＠　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
よって多フイラメント束中の付着を達成した０次いでフ
ィラメントを収斂ガイドを用いて集合させて３００ｍｐ
ｍ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、第１
３図に示すような中空的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）であうな。
丈Ａ」」− 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第１１及
び１２図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： 外側環状重合体通路５２ 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 内側重合体オリフィス６０ 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 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２
８％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０．８３　ｇ／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。
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
を付与して多フイラメント束中の付着を達成した０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、第１４図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７
２から自由（すなわち、融着していない）であった。
火１涯１ 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。
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Ｔ　Ｌ　Ｏｘを含有していた１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４．９５　ｇ／分分道通路速度で供給した。
紡糸口金からフィラメントを押出したのち、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
与して多フイラメント束中の付着を達成した６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、第１５図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】
第１〜３図轟発明の紡糸口金の、それぞれ、開立面図、
下面及び上面図である。 第２Ａ及び３Ａ図は、第１図の紡糸口金の、それぞれ、
下面及び上面からみた、紡糸口金毛細管の拡大図である
。 第４図は、線４−４に沿って取った、第３Ａ図の毛細管
の拡大断面図である。 第５図は、紡糸口金の下面からみた、本発明の紡糸口金
毛細管の別の具体例である。 第６図は、線６−６に沿って取った、第５図の毛細管の
拡大断面図である。 第７図は、紡糸口金の下面からみた、本発明の紡糸口金
毛細管の別の具体例である。 第８図は、線８−８に沿って取った、第７図の毛細管の
断面図である。 第９及び１１図は、紡糸口金の下面からみた、本発明に
対して有用な紡糸口金毛細管の別の具体例である。 第１０及び１２図は、！１０−１０及び１２−１２に沿
って取った、それぞれ、第９及び１１図の毛細管の断面
図である。 第１３．１４及び１５図は、本発明のフィラメントの断
面の２００〜６００×に拡大した写真である。 特許出願人　イー・アイ・デュポン・デ・ニモア外１名 手続補正書動式） 昭和６２年９月２１日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６２年特許Ｎ第１５８８４４号 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 名　称　イー・アイ・デュポン・デ・ニモアス・アンド
φカンパニー ４、代理人　〒１０７ 電話５８５−２２５６ ５、補正命令の日付　昭和６２年８月２５日（発送日）
明細書第２０頁ｆ５１１打に［写真で］とあるを「繊維
の形状を示す写真で」と訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、内側表面を有する環状の壁が限る細長い中空フイラ
    メントにして、該フィラメントの中空部分はその長さを
    通じてのびている共紡糸した中空フィラメントを含有し
    、該共紡糸したフィラメントは該内側表面から自由であ
    ることを特徴とする、該細長い中空フィラメント。 ２、内側表面を有する環状の壁が限る細長い中空フィラ
    メントにして、該フィラメントの中空部分はその長さを
    通じてのびている共紡糸した光を伝達するフィラメント
    を含有し、該共紡糸したフィラメントは該内側表面から
    自由であることを特徴とする、該細長い中空フィラメン
    ト。 ３、内側表面を有する環状の壁が限る細長い中空フィラ
    メントにして、該フィラメントの中空部分はその長さを
    通じてのびている共紡糸したフィラメントを含有し、該
    共紡糸した導電性のフィラメントは該内側表面から自由
    であることを特徴とする、該細長い中空フィラメント。 ４、該中空部分内の該共紡糸したフィラメントは十字形
    断面を有している、特許請求の範囲第２又は３項記載の
    中空フィラメント。 ５、該中空部分内の該共紡糸したフィラメントは三葉断
    面を有している、特許請求の範囲第２又は３項記載の中
    空フィラメント。 ６、毛細管によって連絡した上方及び下方の表面を有す
    る板から成り、該毛細管は二つの同心的な環状の通路、
    内側の環状の通路内に同心的に配置した中心の空腔及び
    該環状の両通路間に配置した第二の空腔及び該環状の両
    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
    る複数の支柱から成り、該支柱は該環状の両通路を通し
    てのび且つ該角度的な配置において放射的に整列してお
    り且つ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のびている、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。 ７、毛細管によって連絡した上方及び下方の表面を有す
    る板から成り、該毛細管は二つの同心的な環状の通路、
    内側の環状の通路内に同心的に配置した中心の空腔、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、該支柱は該環状の両通路を通し
    てのび且つ該角度的な配置で放射的に整列しており且つ
    一つの穴が該下方の表面から二つの整列した支柱部材を
    通して該中心の空腔までのびている；及び紡糸口金の下
    方の表面で外側の環状の通路に橋をかける複数の部材か
    ら成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。 ８、毛細管によって連絡した上方及び下方の表面を有す
    る板から成り、該毛細管は二つの同心的な環状の通路、
    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、該支柱は該環状の両通路を通
    してのびている、及び紡糸口金の該下方の表面において
    外側及び内側の環状の通路に橋をかける複数の部材から
    成ることを特徴とする、中空フィラメントの製造のため
    の紡糸口金。 ９、毛細管によつて連絡した上方及び下方の表面を有す
    る板から成り、該毛細管は二つの同心的な環状の通路、
    該環状の両通路の間に配置した空腔、該環状の両通路の
    回りに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、該支柱は該環状の通路を通してのび且つ該下方
    の表面から一支柱部材を通して該環状の空腔まで一本の
    穴がのびている、及び紡糸口金の該下方の表面において
    内側の環状の通路に橋をかける複数の部材から成ってい
    ることを特徴とする、中空フィラメントの製造のための
    紡糸口金。
JP62158844A 1986-06-27 1987-06-27 中空フイラメント内の共紡糸フイラメント及びその製造のための紡糸口金 Pending JPS6359408A (ja)

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