JPS636111A - 中空繊維及びその製法 - Google Patents

中空繊維及びその製法

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JPS636111A
JPS636111A JP62151538A JP15153887A JPS636111A JP S636111 A JPS636111 A JP S636111A JP 62151538 A JP62151538 A JP 62151538A JP 15153887 A JP15153887 A JP 15153887A JP S636111 A JPS636111 A JP S636111A
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weight
parts
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residue
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JP62151538A
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フランチェスコ・ピッタリス
フランチェスコ・バルトーリ
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Eni Tecnologie SpA
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Eniricerche SpA
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08Hollow fibre membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/56Polyamides, e.g. polyester-amides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/24Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor

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  • Textile Engineering (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (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】 その製法に係る。
当分野では、ポリビニルアルコール及びアクリル系重合
体の如き合成重合体、再生セルロース又はセルロース誘
導体を原料として、透析又は限外濾過に使用される中空
繊維が得られることは公知である(たとえば、米国特許
第3,888,771号、同第3,982,158号及
び休園特許第2,314,215号、同第2、324,
337号及び同第2,396,106号)。
合成重合体を原料とする場合、中空繊維の孔のサイズ及
び分布を調節することに困難があり、時には血液適合性
(haemocompatibility)の問題があ
る。これらの理由から、これまでのところ、これ4の中
空繊維はあまり商業的成功を収めていない。
一方、銅一アンモニア法に基いてセルロース物質から中
空繊維を生成する方法があるが、この方法は煩雑である
。得られる中空繊維は分子量の比較的小さい物質に関し
ては良好な透過性を発揮するが、平均的又は比較的大き
い分子量の物質に関してはあまり満足できる透過率を示
さず、この点が、その利用、特に血液透析における欠点
となっている。
発明者らは、原料物質として特殊なポリエステルアミド
を使用する簡便な方法により、広い分子量範囲の物質に
関して良好な透過性が付与された中空繊維を生成できる
ことを見出し、本発明に至った。このようにして得られ
る中空繊維は、制御された孔分布を有し、機緘的に強く
、血液適合性の問題を生ぜず、従来の中空繊維が有する
問題を解消、又は少な(とも軽誠できる。
従って、本発明は、透析及び限外濾過での使用に適する
中空繊維において、ポリエステルアミド(TATE) 
n (ここで、Tはテレフタル酸の残基であり、Aはヘキサ
メチレンジアミンの残基であり、Eはヘキサンジオール
の残基である)で構成暴れ、外径20Gないし1000
μ度及び壁厚20ないし200μ度を有し、ΔP 30
0xzllgに関して水透過率2.5ないし7.5(1
7it/時聞及び分子要約17,000以下の物質に関
する良好な透過率を示すことを特徴とする中空繊維に係
る。
本発明の他の態様によれば、本発明は、ポリエステルア
ミド (TATE) n を、濃度約99%以上のギ酸でなる溶媒又は塩化リヂウ
ムのジメチルホルムアミド又はジメチルアセトアミド溶
液でなる溶媒中に含有してなる溶液を調製し;該溶液を
環状の断面形状を有する紡糸口金を介して押出すると共
に、可能であれば紡糸口金の中央孔内に水性凝固液を導
入しながら、繊維を水性凝固浴で凝固させ;このように
して得られた中空繊維を水で洗浄し、回収することを特
徴とする上記中空繊維の製法に係る。
本発明によれば、ポリエステルアミドとは、繰返し単位 (TATE) n (ここで、Tはテレフタル酸の残基であり、Aはヘキサ
メチレンジアミンの残基であり、Eはヘキサンジオール
の残基である)を有する共重合体を意味する。このよう
なポリエステルアミドの調製及び−船釣性質に関しては
、イタリー国特許第908.843号及び第908,8
44号を参照する。本発明の目的には、上記繰返し単位
を有すると共に、相対粘度(フェノール−テトラクロロ
エタン混合物(1: 1)でなる溶媒中に重合体1重量
を含有する溶液について、25℃で測定)2ないし2,
5、カルボキシ基含量15ないし25ieQ/に9、融
点252ないし260℃を有するポリエステルアミドを
使用できる。
本発明の目的に関しては、相対粘度的23、遊離カルボ
キシ基含量22meq/kg、融点的255℃を有する
ポリエステルアミドが好適である。
本発明の方法の実施にあたり、濃度約99%以上のギ酸
、塩化リチウムを溶解、含有するジメチルホルムアミド
溶液、塩化リチウムを溶解、含有するジメチルアセトア
ミド溶液の中から選ばれる溶媒中にポリエステルアミド
を含有してなる溶液を調製する。
特に、濃度99%以上のギ酸でなる溶媒を使用すること
により、温度約lOO℃で操作して、溶媒100重量部
当りポリエステルアミド約35重量部までを含有する溶
液を生成できる。
上述の他の溶媒を使用する場合、溶解する塩化リチウム
の量は、通常、ジメチルホルムアミド又はジメチルアセ
トアミド100重量部当り2ないし7重量部の範囲内で
ある。4ないし6重量部のジメチルホルムアミド又はジ
メチルアセトアミド溶液を溶媒として使用する代表的な
場合には、温度約100−120℃において、この溶媒
100重量部当りポリエステルアミド約35重量部まで
を含有する溶液を調製できる。
本発明の好適な具体例では、ポリエステルアミド用溶媒
として、塩化リチウム4ないし6重量部のジメチルホル
ムアミド又はジメチルアセトアミド溶液を使用し、この
溶媒中に、該溶媒100重量部当り■5ないし35重量
部の濃度でポリエステルアミドを溶解している。
このようにして得られた重合体溶液を、脱気し、濾過し
、ついで環状断面形状の紡糸口金を介して凝固浴中に押
出する。
紡糸操作は、重合体溶液温度40ないし90℃において
、室温(20−25℃)又は室温に近い温度に維持した
水性凝固浴を使用して有利に行なわれる。
この目的に適する紡糸口金は、「チューブ・イン・オリ
フィス」タイプの中空繊維用紡糸口金である。この口金
は環(重合体溶液がここを通って押出される)で構成さ
れ、さらに環には中央孔が設けてあり、ここに内側繊維
凝固のための水性液が供給される。
代表的には、紡糸口金は環状断面の外径1xm、環状断
面の内径0.6mmを有し、径約0.2.Wffの中央
孔を有する。
本発明の1具体例によれば、中空繊維の外側及び内側で
異なる凝固条件が採用される。
かかる相違は、紡糸口金の中央孔にジメチルホルムアミ
ド又はジメチルアセトアミドの水溶液を導入するか、又
は中央孔に水蒸気又は空気、又は池の不活性ガス(主と
して中空繊維の支持の機能を有する)を供給することに
より達成される。
このようにして、後述の実施例から明らかなように、中
空繊維の特性を変化させることが可能である。
他の具体例によれば、凝固浴へ入る前に、重合体の溶液
を空気中で垂直方向に流下させる。この場合1.こも、
中空繊維の形態上の特性について影響を及ぼすことが可
能である。
ついで、凝固された中空繊維を水で洗浄し、最後にかせ
として集束する。紡糸の間、凝固浴から繊維を取出すた
めのコレクタと洗浄されに繊維を集束するためのコレク
タとを異なった速度で回転させることにより、繊維に対
して特定のドラフトを与えることができる。
得られた中空繊維を、ホルムアルデヒド(代表的にはt
ooppm)を含有するグリセリン−水浴(代表的には
容量比30: 70)に保存する。
このようにして得られた中空繊維は、−般に、外径20
0ないし1,000μス、好ましくは200ないし40
0μπ、壁厚20ないし200μm、好ましくは20な
いし100μmを有する。さらに、この中空繊維は、Δ
P 300+uHgについて、水に関する透過率2.5
ないし7.5 Q/m”/時間及びこの繊維を生成する
際の条件に応じて分子量的17,000までの物質に関
する良好な透過率を発揮する。
電子顕微鏡で観察する場合、中空繊維の壁は、厚くかつ
緻密な外部層及び多孔性の内部層の2層で構成されると
共に、使用する凝固条件に応じて異なる多孔度を有する
(孔は均一なサイズを有しかつ均等に分布している)。
かかる中空繊維は、特に透析(中でも血液透析)及び限
外濾過において有用である。
後述の実施例(説明のために例示するものであり、限定
するものではない)では、第」図、第2図及び第2a図
に図示する装置を使用して中空繊維を調製している。特
に第1図において、符号C0はポリエステルアミド溶液
の保存用容器を示し、P、は重合体溶液を紡糸口金Fに
供給する供給ポンプを示す。
重合体溶液の温度を制御するため、容器C1、ポンプP
+及び紡糸口金Fはそれぞれ特別な温度制御システムを
具備している。
紡糸口金Fは、第2図に示すような[チューブ・イン・
オリフィス」タイプのものであり、重合体溶液を押出す
ためのオリフィスは、外径(φ、)l xi、内径(φ
t)0.6zxの環によって構成されている。
中央孔(直径(φ+)0.2am)を通って流体を供給
する。この流体は重合体溶液の凝固を行ない、及び/又
は繊維構造体の支持体として作用する。このように、容
器C3内に収容された流体はポンプP、によって紡糸口
金に供給される(第1図参照)。
この流体がガス(たとえば空気又は窒素)の場合、容器
C1及びポンプP、は、それぞれガスシリンダ及び流量
計で置換えられる。
凝固浴■において、溶液内での非溶媒の拡散及び同時に
生ずる凝固剤内における溶媒の逆方向の拡散によって重
合体溶液のゲル化でなる繊維の凝固([相逆転(pha
se  reversal)Jとして公知の現象)が生
ずる。
凝固浴Vからの出口において、1対のローラーR1で中
空繊維を引取り、シャワーDで水洗し、第2のローラー
対R2で引取り、最後にかせわくMで集束する。
中空繊維の透析性を評価するため、第3図及び第4図に
示す装置を使用する。
第3図に図示する容器内に中空繊維を配置する。
第3図において、符号Gは繊維を示し、EAは繊維内ル
ープの入口、UAはその出口を示す。−方、E 及びU
Bは繊維外ループの入口及び出口を示す。
この容器を第4図に示す装置で使用しJ、Klein。
F、IIolland、 A 、Leboe(A、Do
nnaud及びJ、H,Sm1thらが「ジャーナル・
オブ・メンプラン・サイエンス(Journal or
 Membrane 5cience)J上、37ト3
96(1976)に開示した方法に従い、塩化ナトリウ
ム、尿素、クレアチニン、尿酸、ビタミンB12、イヌ
リン、ミオグロビン及びアルブミンの各物質のm錐拡散
率を測定する。
第4図を参照して詳述すれば、各物質を含有する溶液を
ポンプP、により繊mGを通って循環させる。目盛付ビ
ューレットHによって容量の変化を監視し、必要ならば
、シリンダーBに収容された窒素を使用して、圧力ゲー
ジXによって示される圧力で加圧する。−方、蒸留水を
、ポンプP4、中空繊維Gの外部の領域を締める第2の
ループ及び収集タンクS (内容物を撹拌機Aで撹拌す
る)を介して循環させる。タンクSから、−定時間毎に
サンプルを取出し、中空繊維を通過して拡散した物質の
量を測定する。
実施例1 相対粘度2.3、遊離カルボキシ基含量22meq/k
y、融点255℃を有するポリエステルアミド(TAT
E)n(155重量部を、撹拌しながら100℃で操作
して、塩化リチウム(5重量部)のジメチルアセトアミ
ド(80重量部)溶液に溶解させ、透明な溶液を得た。
このようにして得られた溶液を45−50℃に冷却し、
減圧下で6時間で脱気し、500メツシユの金網を介し
て濾過した。
ついで、紡糸口金の中央孔を通して流量450z(7時
間で水を注入しながら、上記溶液を50℃において流量
3901Q/時間で紡糸口金を介して押出した。
繊維の凝固を、水5eを収容する温度20℃の凝固浴内
で行なった。凝固した繊維をついで水で洗浄し、かせわ
くに速度20x/分で集束した。
このようにして、中空繊維の玉(bundle)を得た
内部の液体を除去した後、流水で24時間洗浄した。
つづいて、ホルムアルデヒド1100ppを含有する水
/グリセリン溶液(容量比7G/30)で繊維を処理し
た。
得られた繊維について、その特性を試験した。
第  1  表 物 質        拡散率 (0117秒) 塩化ナトリウム     1.9X 10−@尿素  
  1.7’X 10−” 尿酸    1.0XIO−8 クレアチニン      1.3X to−”ビタミン
B12       2.5x 10−’イヌリン  
      2.4X to−’ミオグロビン    
  O アルブミン       0 水に関する繊維透過率は、ΔP3QOmmHgについて
、4.3Q/z”7時間であった。繊維のサイズは、外
径実施例2 実施例1のポリエステルアミド20重量部を、ジメチル
アセトアミド75重量部及び塩化リチウム5重量部でな
る溶液に溶解した。実施例1と同様に紡糸を行ない、第
2表に示す特性を有する中空繊維を得た。
第  2  表 物 質        拡散率 (cm”7秒) 塩化ナトリウム     2.lX to−’尿素  
  1.5X 10−’ 尿酸    0.7XlO”’ クレアチニン      1.OX 10−@ビタミン
旧2       1.9X to−’イヌリン   
     3.2X 1G−’ミオグロビン     
 O アルブミン       0 水に関する繊維透過率は、ΔP300mml(Hについ
て、3.8Q/*”7時間であった。繊維のサイズは、
外径11130μ肩、内径170μmである。
実施例3 実施例1のポリエステルアミド25重量部を、ジメチル
アセトアミド70重量部及び塩化リチウム5重量部でな
る溶液に溶解させた。実施例1と同様にして操作を行な
い、第3表に示す特性を有する中空繊維が得られた。
第  3  表 物 質        拡散率 (cm”7秒) 塩化ナトリウム     0.7X to−’尿素  
  0.4XIQ−’ 尿酸    1.QX to−’ クレアチニン      2.3X to−’ビタミン
B12       3.4x to−”イヌリン  
      3.5X 10−@ミオグロビン    
  O アルブミン       0 水に関する繊維透過率は、ΔP300xiHgについて
、2 、7 Q / x″/7時間った。繊維のサイズ
は、外径810μm、内径170u宥である。
実施例4及び5 実施例1のポリエステルアミド15重量部を、ジメチル
ホルムアミド80重量部及び塩化リチウム5重量部でな
る溶液に熔解させる(実施例4)と共に、ポリエステル
アミド20重量部を、ジメチルホルムアミド75重量部
及び塩化リチウム5重量部でなる溶液に溶解させた(実
施例5)。これらの2種類の溶液を濾過し、脱気し、8
5℃で押出した。
ついで、実施例1と同様に処理して、第4表に第  4
  表 物 質        拡散率(Cx”7秒)実施例4
  実施例5 塩化ナトリウム   1.3x 1G−’  1.Ox
 10−”尿素   1.OX 10−’ 1.3X 
10−”尿酸   2.8x 10−’ 2.Ox 1
0−’クレアチニン   6.9x 10−’  3.
lx 10−7ビタミンB12    1.5x 10
−’  1.2x 10°フイヌリン      3.
7X10−@2.4XlO−@ミオグロビン    O
O アルブミン     00 水に関する繊維透過率は、ΔP300m+jlHgにつ
いて、2、IQ/x”/時間(実施例4)及び2.11
2/π2/時間(実施例5)であった。繊維のサイズは
、外径890μ次、内径160μR(実施例4)、外径
870μ屑、内径160μR(実施例5)である。
実施例6 実施例1のポリエステルアミド15重量部を、ジメチル
アセトアミド80重量部及び塩化リチウム5重量部でな
る溶液に溶解させた。実施例1と同様にして、ただし繊
維内に窒素(200y12/時間)を供給し、重合溶液
の押出速度を340xQ/時間とし、第1図に示す装置
に、さらに第3のローラー対を加え、各ローラーの集束
速度を第10−ラー対24肩/分、第20−ラー対34
x/分、第30−ラー対36x/分として操作を行なっ
た。
上記条件下で操作することにより、第5表に示す特性を
有する中空繊維を得た。
第  5  表 物 質        拡散率 (C1’/秒) 塩化ナトリウム     3.7X 10−”尿  素
              2.3X 1G−@尿酸
    1.9X 10−1′ クレアチニン      2.3X to−’ビタミン
B12       9.7X 10−’イヌリン  
      2.4X10−’ミオグロビン     
 2゜lXl0−’アルブミン       微蛍 水に関する繊維透過率は、ΔP300zzHgについて
、L2Q/x″/時間であった。繊維のサイズは、外径
450μ11内径80μ肩である。
実施例7 実施例1のポリエステルアミド15重量部を、ジメチル
アセトアミド80重量部及び塩化リチウム5重重部でな
る溶液に溶解させた。実施例1と同様にして、ただし重
合体溶液を流量340z(1/時間で押出し、繊維内に
流fi150IC/時間で水を注入し、紡糸口金を、凝
固浴に入るまでに溶液が1.5x垂直方向に流下するよ
うな距離で凝固浴の上方に配置し、ローラー対3組を使
用し、第10−ラー対の集束速度18爬/分、第20−
ラー対26J1/分、及び第30−ラー対28R/分で
繊維の集束を行なうこととして操作を行なった。
上記条件下で操作することにより、第6表に示す特性を
有する中空繊維を得た。
第  6  表 物 質        拡散率 (C1/秒) 塩化ナトリウム     4.3X IG−’尿  素
              2.IXLO−@尿酸 
   1.3X 10−’ クレアチニン      2.6X to−”ビタミン
B12       6.Ox to−’イヌリン  
      2.I LQ−’ミオグロビン     
 1.6X 1G−’アルブミン       0 水に関する繊維透過率は、ΔP300スa+Hgについ
て、7.512/I”/時間であった。繊維のサイズは
、外径400μ11内径110μ度である。
実施例8 実施例1のポリエステルアミド15重量部を、ジメチル
アセトアミド80重量部及び塩化リチウム5重量部でな
る溶液に溶解させた。
実施例7と同様にして、ただし繊維を凝固浴内に浸漬し
、繊維内に供給する液体として水/ジメチルアセトアミ
ド混合物(容量比2/1)を使用して紡糸操作を行なっ
た。
上記条件下で操作することにより、第7表に示す特性を
有する中空繊維を得た。
第  7  表 物 質        拡散率 (cW″/秒) 塩化ナトリウム     2ゴ×101尿  素   
           2.1XIQ−”尿酸    
1.8X 10−’ クレアチニン      2.2X IG−”ビタミン
B12       9.5X 10−’イヌリン  
      2.9X to−’ミオグロビン    
  L、9XIQ−’アルブミン       O 水に関する繊維透過率は、ΔP30011j+Hgにつ
いて、6.57!/I”/時間であった。繊維のサイズ
は、外径490μ11内径110μ次である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図及び第2a図は本発明の中空繊維の製造
に使用される紡糸装置を示す図、第3図及び第4図は中
空繊維の透過特性の測定に使用される装置を示す図であ
る。 A・・撹拌機、C・・容器、D・・シャワー、F・・紡
糸口金、G・・中空繊維、M・・かせわく、P・・ポン
プ、R・・ローラー、S・・収集(ほか1名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 中空繊維の製法において、 ポリエステルアミド (TATE)_n (ここで、Tはテレフタル酸の残基であり、Aはヘキサ
    メチレンジアミンの残基であり、Eはヘキサンジオール
    の残基である)を、濃度約99%以上のギ酸でなる溶媒
    又は塩化リチウムのジメチルホルムアミド又はジメチル
    アセトアミド溶液でなる溶媒中に含有してなる溶液を調
    製し、 該溶液を環状の断面形状を有する紡糸口金を介して押出
    すると共に、可能であれば紡糸口金の中央孔内に水性凝
    固液を導入しながら、繊維を水性凝固浴で凝固させ、 このようにして得られた中空繊維を水で洗浄し、回収す
    る、 ことを特徴とする、中空繊維の製法。 2 特許請求の範囲第1項記載の製法においてて、前記
    ポリエステルアミドが、相対粘度2ないし2.5、好ま
    しくは約2.3(フェノール−テトラクロロエタン混合
    物(容量比1:1)でなる溶媒中に重合体1重量%を含
    有する溶液について、25℃で測定)、遊離カルボキシ
    基含量15ないし25meq/kg、好ましくは約22
    meq/kg、及び融点252ないし260℃、好まし
    くは約255℃を有するものである、中空繊維の製法。 3 特許請求の範囲第1項記載の製法において、前記溶
    媒が、ジメチルホルムアミド又はジメチルアセトアミド
    100重量部中に塩化リチウム2−7重量部、好ましく
    は4−6重量部を含有する溶液でなり、該溶媒中に、前
    記ポリエステルアミドを溶媒100重量部当り15ない
    し35重量部の量で溶解させる、中空繊維の製法。 4 特許請求の範囲第1項記載の製法において、前記重
    合体の溶液を、室温(20−25℃)又は室温に近い温
    度に維持した水性凝固浴中に、温度40ないし90℃で
    押出する、中空繊維の製法。 5 特許請求の範囲第1項記載の製法において、前記紡
    糸口金の中央孔にジメチルホルムアミド又はジメチルア
    セトアミドの水溶液を供給する、中空繊維の製法。 6 特許請求の範囲第1項記載の製法において、前記紡
    糸口金の中央孔に不活性ガス流を供給する、中空繊維の
    製法。 7 特許請求の範囲第1項記載の製法において、前記重
    合体の溶液を、凝固浴に入る前に、垂直方向に空気中で
    流下させる、中空繊維の製法。 8 透析及び限外ろ過での使用に適する中空繊維におい
    て、ポリエステルアミド (TATE)_n (ここで、Tはテレフタル酸の残基であり、Aはヘキサ
    メチレンジアミンの残基であり、Eはヘキサンジオール
    の残基である)で構成され、外径200ないし1000
    μm及び壁厚20ないし200μmを有し、ΔP300
    mmHgに関して水透過率2.5ない質に関する良好な
    透過率を示すことを特徴とする、中空繊維。 9 特許請求の範囲第8項記載のものにおいて、外径2
    00ないし400μm、壁厚20ないし100μmを有
    するものである、中空繊維。
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