KR20170003082A - 혈액 필터용 부직포 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

인체에 대한 안전성이 뛰어날 뿐만 아니라, 생체친화 코팅 없이도 우수한 혈액 흐름성을 보장할 수 있기 때문에 상대적으로 간단한 공정을 통해 제조될 수 있는 혈액 필터용 부직포 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 혈액 필터용 부직포는 3차원의 망상 구조를 이루는 연속 또는 불연속의 섬유들을 포함하되, 상기 섬유들은 공중합체를 포함하는 열가소성 수지를 포함하고, 상기 공중합체는 폴리에스테르를 포함하는 하드 세그먼트 및 친수성 폴리올을 포함하는 소프트 세그먼트를 포함한다.

Description

혈액 필터용 부직포 및 그 제조방법{Nonwoven Fabric for Blood Filter and Method for Manufacturing The Same}

본 발명은 혈액 필터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 인체에 대한 안전성이 뛰어날 뿐만 아니라, 생체친화 코팅 없이도 우수한 혈액 흐름성을 보장할 수 있기 때문에 상대적으로 간단한 공정을 통해 제조될 수 있는 혈액 필터용 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.

백혈구가 포함된 혈액 또는 적혈구 농축 제제를 수혈받을 경우, 두통, 구토, 오한, 발열, 바이러스 감염, 동종항원 감작 등 부작용이 발생할 수 있다. 이러한 부작용을 예방하기 위하여 수혈 대상 혈액 내에 존재하는 백혈구를 수혈 전에 제거할 필요가 있다.

혈액으로부터 백혈구를 제거하는 방법들 중에는 혈액을 고속으로 회전시킴으로써 백혈구를 분리하는 원심분리법, 혈액이 필터를 통과하도록 함으로써 백혈구를 필터에 흡착시켜 분리하는 필터법, 및 혈액에 텍스트란을 첨가하여 혼합한 후 분리된 백혈구 층을 흡입하여 제거하는 텍스트란법이 있다. 이 중 백혈구 분리 성능이 우수하고 조작이 용이하며 비용이 저렴한 필터법이 널리 사용되고 있다.

이러한 혈액 필터는 다양한 요구 조건을 만족해야 한다. 첫째, 혈액 필터는 혈액의 응고를 방지하기 위해 단시간 내에 다량의 혈액을 처리할 수 있어야 한다. 둘째, 혈액 필터는 상술한 부작용을 방지하기 위해 높은 백혈구 제거율을 가져야 한다. 셋째, 혈액 필터는 혈액 중의 다른 유용한 성분, 예를 들어 적혈구를 손상시키지않고 원활하게 통과시켜야 한다.

본 출원인은 대한민국 등록특허 제1441165호에서 친수성 물질의 코팅을 통해 부직포에 높은 혈액 친화력을 부여함으로써 단위시간당 혈액 처리량이 증가하였을 뿐만 아니라 백혈구 제거 성능과 적혈구 회수율이 향상된 혈액 필터를 소개한바 있다.

그러나, 부직포의 생체친화 코팅은, 알코올류의 용매와 친수성 중합체의 혼합물을 침지 또는 스프레이 방법을 통해 부직포 상에 코팅하는 공정, 석출/회수 공정, 세정 공정, 건조 공정 등의 복잡한 공정들을 요구하기 때문에 생산성 저하가 초래된다.

또한, 상기 친수성 중합체의 용출이 야기될 위험이 있기 때문에, 생체친화 코팅된 부직포로 제조된 혈액 필터가 체외 순환 등의 대량 혈액 처리에 이용될 경우 인체 안정성을 보장하기 어렵다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 혈액 필터용 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면은 인체에 대한 안전성이 뛰어날 뿐만 아니라, 생체친화 코팅 없이도 우수한 혈액 흐름성을 보장할 수 있기 때문에 상대적으로 간단한 공정을 통해 제조될 수 있는 혈액 필터용 부직포를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 우수한 혈액 흐름성을 보장할 수 있는 혈액 필터용 부직포를 생체친화 코팅 없이 상대적으로 간단하게 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술될 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 학습되어질 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면으로서, 3차원의 망상 구조를 이루는 연속 또는 불연속의 섬유들을 포함하되, 상기 섬유들은 공중합체를 포함하는 열가소성 수지를 포함하고, 상기 공중합체는 폴리에스테르를 포함하는 하드 세그먼트 및 친수성 폴리올을 포함하는 소프트 세그먼트를 포함하는, 혈액 필터용 부직포가 제공된다.

상기 친수성 폴리올은 폴리에틸렌 글리콜일 수 있다.

상기 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트일 수 있다.

상기 열가소성 수지 내 상기 친수성 폴리올의 함량은 30 내지 70 중량%일 수 있다.

상기 섬유들은 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 0.2 내지 15 중량부의 힌더드 페놀계 산화방지제(hindered phenolic antioxidant)를 더 포함할 수 있다.

상기 힌더드 페놀계 산화방지제는 펜타에리트리톨 테트라키스[3-(3,5-(디-터트-부틸)-4-하이드록시페닐)프로피오네이트{pentaerythritol tetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate]}일 수 있다.

본 발명의 다른 측면으로서, 15 내지 45 중량%의 디메틸테레프탈레이트, 10 내지 30 중량%의 알칸디올, 및 30 내지 70 중량%의 친수성 폴리올을 포함하는 혼합물을 준비하는 단계; 올리고머를 얻기 위하여 상기 혼합물의 화학 반응을 수행하는 단계; 열가소성 수지를 얻기 위하여 상기 올리고머의 축중합 반응을 수행하는 단계; 및 상기 열가소성 수지로 부직포를 제조하는 단계를 포함하는, 혈액 필터용 부직포의 제조방법이 제공된다.

상기 알칸디올은 1,2-에탄디올 또는 1,4-부탄디올일 수 있다.

상기 혼합물의 화학 반응 전에, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.1 중량부의 가교제 및 0.1 내지 0.2 중량부의 촉매를 상기 혼합물에 첨가하는 단계를 더 포함하고, 상기 혼합물의 화학 반응은 상기 가교제 및 상기 촉매의 존재 하에 수행될 수 있다.

상기 가교제는 트리메탄올프로판이고, 상기 촉매는 티타늄부톡사이드일 수 있다.

상기 올리고머의 축중합 반응 전에, 상기 올리고머 100 중량부에 대하여 0.2 내지 15 중량부의 힌더드 페놀계 산화방지제를 상기 올리고머에 첨가하는 단계를 더 포함하고, 상기 올리고머의 축중합 반응은 상기 힌더드 페놀계 산화방지제의 존재 하에 수행될 수 있다.

상기 힌더드 페놀계 산화방지제는 펜타에리트리톨 테트라키스[3-(3,5-(디-터트-부틸)-4-하이드록시페닐)프로피오네이트일 수 있다.

상기 부직포 제조 단계는, 도프를 얻기 위하여 상기 열가소성 수지를 용융시키는 단계; 섬유를 형성하기 위하여 상기 도프를 다이를 통해 방사하는 단계; 및 상기 섬유를 콜렉터 상에 포집하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방사 단계는, 상기 도프를 상기 다이의 노즐을 통해 토출하는 단계; 및 상기 노즐을 통해 토출되기 직전에 상기 도프에 에어를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.

위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 혈액 필터용 부직포는 생체친화 코팅 없이도 우수한 혈액 흐름성을 보장할 수 있기 때문에, 높은 혈액 처리능을 갖는 혈액 필터용 부직포가 생체친화 물질의 코팅 없이 상대적으로 간단한 공정을 통해 제조될 수 있고, 그 결과, 혈액 필터용 부직포의 생산성이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 친수성 물질이 부직포 상에 코팅될 필요가 없기 때문에 친수성 중합체의 용출 및 그로 인한 인체 위해성 문제를 미연에 방지할 수 있다.

첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 열가소성 수지의 융점을 나타내는 그래프이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명한다. 다만, 아래에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위한 예시적 목적으로 제시되는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.

일반적으로, 혈액 필터는 전처리 필터 및 메인 필터를 포함한다. 상기 전처리 필터는 혈액의 운송 및 보관 중에 발생할 수 있는 혈구의 응집에 의한 거대입자(microaggregate)를 혈액 필터로 유입되는 혈액으로부터 제거하기 위한 전처리를 수행한다. 상기 메인 필터는 상기 전처리 필터에 의해 거대입자들이 제거된 혈액으로부터 백혈구를 제거한다.

본 발명의 혈액 필터용 부직포는 상기 전처리 필터 및 메인 필터 모두에 적용될 수 있다. 다만, 전처리 필터용 부직포는 메인 필터용 부직포에 비해 상대적으로 더 큰 평균 공경을 갖기 때문에 메인 필터용 부직포에 요구되는 정도의 혈액 친화력을 갖지 않아도 된다. 따라서, 본 발명의 혈액 필터용 부직포는 상대적으로 작은 평균 공경을 요구하는 메인 필터의 제조에만 사용될 수 있다.

본 발명의 혈액 필터용 부직포는 3차원의 망상 구조를 이루는 연속 또는 불연속의 섬유들을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 부직포는 스펀본드 공법 또는 멜트블로운 공법을 통해 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 부직포를 구성하는 섬유들은 열가소성 수지를 포함한다. 상기 열가소성 수지는 폴리에스테르와 친수성 폴리올의 공중합체를 포함하며, 서로 공중합되지 않은 폴리에스테르와 친수성 폴리올을 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 부직포를 구성하는 섬유 자체가 폴리에스테르와 공중합되어 있는 친수성 폴리올을 포함하기 때문에, 별도의 생체친화 코팅 없이도 우수한 혈액 흐름성이 보장될 수 있을 뿐만 아니라 코팅된 친수성 물질의 용출로 인한 인체 위해성 문제가 미연에 방지될 수 있다.

상기 열가소성 수지 내 상기 친수성 폴리올의 함량은 30 내지 70 중량%일 수 있다. 상기 친수성 폴리올의 함량이 30 중량% 미만이면 원하는 정도의 친수성이 발현될 수 없고, 상기 친수성 폴리올의 함량이 70 중량%를 초과하면 스팀 멸균 공정 및 고온 공정에서 과도한 열수축이 초래되거나 혈액 통과시 과도하게 팽윤되어 부직포의 최대 공경 및/또는 평균 공경이 변하는 문제가 발생한다.

상기 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트일 수 있다.

상기 친수성 폴리올은 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리부틸렌 글리콜일 수 있으며, 바람직하게는, 부직포의 기계적 물성 확보를 위하여, GPC(Gel Permeation Chromatography)로 측정한 수 평균 분자량이 600 내지 8,000인 폴리에틸렌 글리콜일 수 있다.

아래의 화학식 1 및 2에 예시된 본 발명의 공중합체의 예들로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 공중합체는 폴리에스테르를 포함하는 하드 세그먼트 및 친수성 폴리올을 포함하는 소프트 세그먼트를 포함한다. 화학식 1은 폴리에스테르가 폴리부틸렌테레프탈레이트이고, 친수성 폴리올이 폴리에틸렌 글리콜인 경우의 공중합체를 예시하고, 화학식 2는 폴리에스테르가 폴리부틸렌테레프탈레이트이고, 친수성 폴리올이 폴리부틸렌 글리콜인 경우의 공중합체를 예시한다.

화학식1:

화학식2:

(화학식 1 및 2에서 x, y, m, 및 n은 각각 독립적으로 양의 정수임)

본 발명의 부직포를 구성하는 섬유들은 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 0.2 내지 15 중량부의 힌더드 페놀계 산화방지제(hindered phenolic antioxidant)를 더 포함할 수 있다. 상기 힌더드 페놀계 산화방지제는 펜타에리트리톨 테트라키스[3-(3,5-(디-터트-부틸)-4-하이드록시페닐)프로피오네이트{pentaerythritol tetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate]}일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 전처리 필터용 부직포는 5 내지 30 ㎛의 평균섬유직경 및 10 내지 30 ㎛의 평균 공경을 갖는다.

상기 전처리 필터용 부직포의 평균섬유직경이 5㎛ 미만이면, 섬유의 강도가 약하고 유연하여 혈액의 자유낙하에 의한 여과시 부직포가 압착되고, 인접한 섬유들 간의 간격이 좁아져 압력손실이 증가되어, 여과시간을 급격히 증가시키는 문제점이 발생한다. 반면, 상기 평균섬유직경이 30㎛를 초과할 경우에는 여과를 위해 충진된 섬유의 표면적이 감소하여 혈구와의 접촉 기회가 줄어들기 때문에 효과적으로 혈구를 여과하기 곤란하다.

상기 전처리 필터용 부직포의 평균 공경이 10㎛ 미만이면 백혈구를 포함한 거대입자가 통과할 수 없기 때문에 상기 부직포에 혈구가 과도하게 포집되어 여과 수명이 단축되는 문제점이 발생한다. 반면, 상기 평균 공경이 30㎛를 초과할 경우에는 백혈구를 포함한 거대입자의 선택적 여과가 이루어지지 않은 상태로 메인 필터까지 직접 도달되기 때문에 메인 필터의 수명이 단축되고 메인 필터에서의 여과 시간이 무한적으로 증가되는 문제점이 발생한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전처리 필터는 혈액 100ml당 0.1 내지 1g, 바람직하게는 0.11 내지 0.15 g의 부직포 적층량을 가질 수 있다. 상기 부직포 적층량이 혈액 100ml당 0.1g 미만일 경우 혈액의 운송 및 보관에 의해 발생될 수 있는 혈구의 응집, 거대입자(microaggreagate)가 전처리 필터를 쉽게 통과하여 상대적으로 작은 평균 공경을 갖는 메인 필터에 도달하여 혈액 흐름을 방해할 것이고, 결과적으로 여과 시간의 증가 및 필터 막힘 현상이 초래될 것이다. 반대로, 상기 부직포 적층량이 혈액 100ml당 1g을 초과할 경우, 필터 케이스가 불필요하게 커질 수 있고, 메인 필터를 과도하게 압착하여 메인 필터를 구성하는 부직포의 평균 공경을 감소시켜 여과 시간 증가 및 필터 막힘 현상을 초래할 것이다.

메인 필터용 부직포는 1 내지 3 ㎛의 평균섬유직경 및 5 내지 10 ㎛의 평균 공경을 갖는다.

상기 메인 필터용 부직포의 평균섬유직경이 1㎛ 미만이면 혈액을 여과할 때 압력 손실이 높아지고, 섬유의 약한 강력으로 인해 섬유 절단 및 모우 발생이 유발될 수 있으며, 이렇게 절단된 섬유가 혈액에 포함되게 됨으로써 수혈 부작용이 야기될 수 있다. 반면, 상기 평균섬유직경이 3 ㎛를 초과할 경우에는, 섬유들이 백혈구와 접촉할 확률이 낮아지기 때문에 부직포 웹의 백혈구 제거율이 떨어질 수 있다.

상기 메인 필터용 부직포의 평균 공경이 5㎛ 미만이면 6 내지 8㎛의 크기를 갖는 적혈구가 메인 필터를 원활하게 통과하지 못할 뿐만 아니라 압력 손실이 높아져 혈액 처리 속도가 현저히 떨어지고, 심지어는 막힘현상(clogging)이 유발될 수 있다. 반면, 상기 평균 공경이 10㎛를 초과할 경우에는, 12 내지 25㎛의 크기를 갖는 백혈구가 메인 필터를 용이하게 통과함으로써 혈액 필터의 백혈구 제거율이 낮아질 수 있다.

또한, 메인 필터용 부직포는 10 내지 30㎛, 바람직하게는 10 내지 15㎛의 최대 공경(bubble pore)을 가짐으로써 백혈구만을 선택적으로 흡착시키고 적혈구 및 혈소판은 그대로 통과시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 메인 필터는 혈액 100ml당 1 내지 3g의 부직포 적층량을 가질 수 있다. 상기 부직포 적층량이 혈액 100ml당 1g 미만일 경우 혈구를 포집할 수 있는 용량이 부족하여 메인 필터의 막힘 현상이 초래될 것이다. 반대로, 상기 부직포 적층량이 혈액 100ml당 3g을 초과할 경우, 필터 케이스가 과도하게 커지거나 혈구의 통과 경로가 길어져 여과에 소요되는 시간이 증가하게 될 것이고, 결과적으로 혈구의 응집으로 인한 필터 막힘 현상이 초래될 것이다.

한편, 본 발명의 혈액 필터용 부직포는 30CV% 이하의 직경변동계수를 갖는 것이 바람직하다. 상기 직경변동계수는 평균섬유직경에 대한 표준편차의 %비율이다. 30CV% 이하의 직경변동계수는 부직포 전체에 걸쳐 균일한 혈액 흐름을 담보할 수 있고, 그 결과, 우수한 여과 효율 및 여과 성능이 일정하게 발휘될 수 있다.

부직포를 구성하는 섬유들이 균일한 직경을 갖도록 하기 위하여, 본 발명의 부직포는 멜트블로운 공법을 통해 제조될 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 필터용 부직포의 제조방법을 구체적으로 설명한다.

먼저, 15 내지 45 중량%의 디메틸테레프탈레이트, 10 내지 30 중량%의 알칸디올, 및 30 내지 70 중량%의 친수성 폴리올을 포함하는 혼합물을 준비한다.

상기 알칸디올은 1,2-에탄디올 또는 1,4-부탄디올일 수 있다. 상기 알칸디올이 1,2-에탄디올일 경우 본 발명의 방법에 의해 제조되는 부직포는 폴리에스테르로서 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하게 된다. 반면, 상기 알칸디올이 1,4-부탄디올일 경우 본 발명의 방법에 의해 제조되는 부직포는 폴리에스테르로서 폴리부틸렌테레프탈레이트를 포함하게 된다.

전술한 바와 같이, 상기 친수성 폴리올은 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리부틸렌 글리콜일 수 있으며, 바람직하게는, GPC로 측정한 수 평균 분자량이 600 내지 8,000인 폴리에틸렌 글리콜일 수 있다.

이어서, 상기 혼합물의 화학 반응을 수행함으로써 올리고머를 얻는다. 선택적으로, 상기 혼합물의 화학 반응 전에, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.1 중량부의 가교제 및 0.1 내지 0.2 중량부의 촉매를 상기 혼합물에 첨가하는 단계를 더 포함하고, 상기 혼합물의 화학 반응은 상기 가교제 및 상기 촉매의 존재 하에 수행될 수 있다. 상기 가교제는 트리메탄올프로판이고, 상기 촉매는 티타늄부톡사이드일 수 있다.

이어서, 상기 올리고머의 축중합 반응을 수행함으로써, 폴리에스테르와 친수성 폴리올의 공중합체를 포함하는 본 발명의 열가소성 수지를 얻는다. 상기 올리고머의 축중합 반응 전에, 상기 올리고머 100 중량부에 대하여 0.2 내지 15 중량부의 힌더드 페놀계 산화방지제를 상기 올리고머에 첨가하는 단계를 더 포함하고, 상기 올리고머의 축중합 반응은 상기 힌더드 페놀계 산화방지제의 존재 하에 수행될 수 있다. 상기 힌더드 페놀계 산화방지제는 펜타에리트리톨 테트라키스[3-(3,5-(디-터트-부틸)-4-하이드록시페닐)프로피오네이트일 수 있다.

이어서, 상기 열가소성 수지로 부직포를 제조한다. 전술한 바와 같이, 부직포를 구성하는 섬유들이 균일한 직경을 갖도록 하기 위하여, 상기 부직포는 멜트블로운 공법을 통해 제조될 수 있다. 즉, 상기 부직포 제조 단계는, 도프를 얻기 위하여 상기 열가소성 수지를 용융시키는 단계, 섬유를 형성하기 위하여 상기 도프를 다이를 통해 방사하는 단계, 및 상기 섬유를 콜렉터 상에 포집하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방사 단계는, 상기 도프를 상기 다이의 노즐을 통해 토출하는 단계 및 상기 노즐을 통해 토출되기 직전에 상기 도프에 고온고압의 에어를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방사 단계는 230 내지 260℃에서 수행되고, 상기 에어는 0.5 내지 2 ㎏f/㎠의 압력을 갖는다.

상기 방사 온도가 230 ℃ 미만일 경우 방사 온도가 너무 낮아 섬유들이 충분히 연신되지 못하고, 그 결과 3㎛ 이하의 평균섬유직경을 갖는 부직포를 얻을 수 없고, 콜렉터 상에서 포집되는 섬유들 간의 결합력이 약해져 요구되는 필터 성능을 만족시키기 어렵다. 반면, 상기 방사 온도가 260℃를 초과할 경우 친수성 폴리올의 열분해가 초래되어 만족할만한 친수성을 갖는 부직포가 얻어질 수 없다. 또한, 과도한 온도로 인해 콜렉터 상에서 포집된 섬유들 간의 결합력이 너무 강해지고 이에 따라 적정 공경을 갖는 공극을 형성할 수 없고 종이와 같은 질감이 발생할 수 있어 후공정이 원활하게 진행되지 못할 수 있다.

230 내지 260℃의 범위 내에서 방사 온도가 증가할수록 섬유들이 더 잘 연신되어 부직포의 평균섬유직경이 작아진다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 메인 필터용 부직포 제조시에 적용되는 방사 온도가 전처리 필터용 부직포 제조시에 적용되는 방사 온도보다 높게 설정될 수 있다.

한편, 상기 에어의 압력이 0.5 ㎏f/㎠ 미만일 경우 섬유가 충분히 연신되지 못함에 따라 3㎛ 이하의 평균섬유직경을 갖는 부직포를 얻을 수 없고, 반면 상기 압축기체의 압력이 2 ㎏f/㎠를 초과할 경우 섬유들이 날리는 현상이 발생할 수 있고, 과도한 모우 발생으로 인해 혈액 필터 제조에 접합한 부직포가 제조될 수 없다.

0.5 내지 2 ㎏f/㎠ 범위 내에서 상기 에어의 압력이 증가할수록 섬유들이 더 잘 연신되어 부직포의 평균섬유직경이 작아진다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 메인 필터용 부직포 제조시에 적용되는 에어의 압력이 전처리 필터용 부직포 제조시에 적용되는 에어의 압력보다 높게 설정된다.

일반적으로, 다이와 콜렉터 사이의 거리(die to collector distance: DCD)가 증가할수록 방사되는 섬유의 이동거리가 길어져 섬유의 적층균제도가 감소하여 평균 공경의 불균일성이 증가하는 경향이 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전처리 필터용 부직포 제조시에 적용되는 DCD는 200mm 이상인 반면, 메인 필터용 부직포 제조시에 적용되는 DCD는 60mm 이하이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방사 단계에서 노즐로부터의 도프 분출 방향과 에어 분사 방향 사이의 각도는 45 내지 60 °로 설정된다.

상기 각도가 45° 미만일 경우에는 노즐의 각도가 예리해져 노즐 부착 및 탈착시 충격에 의한 훼손이 심해져 양산 및 관리가 어렵고, 방사된 부직포의 섬유가 한 방향으로만 배향되어 평균 공경 제어가 어려우며, 여과시 압력이 증가되어 여과 시간이 증가되는 문제점이 발생한다. 반면, 상기 각도가 60°를 초과할 경우에는 노즐에서 방사된 섬유와 고온고압의 에어가 와류(turbulance)를 형성하여 평균 공경의 제어에 심각한 문제점이 발생한다.

한편, 상기 방사 온도, 에어 압력, DCD, 및 노즐과 에어 사이의 각도 등을 적절히 조절함으로써 부직포의 중량 및 평균 두께를 제어할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전처리 필터용 부직포는 30 내지 70 g/m²의 단위면적당 중량 및 0.15 내지 0.40 mm의 평균 두께를 가지며, 상기 메인 필터용 부직포는 10 내지 40 g/m²의 중량 및 0.08 내지 0.20 mm의 평균 두께를 갖는다.

혈액 100ml당 0.1 내지 1 g의 적층량이 되도록 상기 전처리 필터용 부직포들을 적층함으로써 전처리 필터를 제조하고, 혈액 100ml당 1 내지 3 g의 적층량이 되도록 상기 메인 필터용 부직포들을 적층함으로써 메인 필터를 제조한다. 이어서, 상기 전처리 필터와 메인 필터를 케이스 내에 장착한 후 혈액 누출을 방지하기 위하여 초음파용착기를 이용하여 밀봉함으로써 혈액 필터가 완성된다. 선택적으로, 상기 혈액 필터는 100 내지 120℃의 온도 및 1 내지 1.2 kgf/cm²의 압력 하에서 20분 내지 1시간 동안 멸균처리될 수 있다.

위와 같이 제조된 본 발명의 혈액 필터는 99.99% 이상의 우수한 백혈구 제거율 및 85 % 이상의 우수한 적혈구 회수율을 갖는다. 특히, 250 내지 350 ml의 적혈구 농축액 또는 320 내지 400 ml의 전혈을 본 발명의 혈액 필터로 처리하는데 걸리는 시간이 30분 이하일 정도로, 본 발명의 혈액 필터는 높은 여과 속도로 혈액을 처리할 수 있다. 따라서, 본 발명의 혈액 필터는 우수한 백혈구 제거율과 적혈구 회수율이 요구되는 수혈 및 헌혈 시 혈액 정화 장치로서 이용할 수 있다.

상기 백혈구 제거율 및 적혈구 회수율의 측정방법은 본 출원인의 대한민국 등록특허 제1441165호에 개시되어 있으며, 상기 등록특허에 기재된 백혈구 제거율 및 적혈구 회수율의 측정방법은 본 명세서에 병합된다.

위와 같은 본 발명의 제조방법에 의하면, 높은 혈액 처리능을 갖는 혈액 필터용 부직포가 생체친화 물질의 코팅 없이 상대적으로 간단한 공정을 통해 제조될 수 있고, 그 결과, 혈액 필터용 부직포의 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 친수성 물질이 부직포 상에 코팅될 필요가 없기 때문에 친수성 중합체의 용출 및 그로 인한 인체 위해성 문제를 미연에 방지할 수 있다.

이하, 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로 이것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.

* 열가소성 수지의 제조

실시예 1

디메틸테레프탈레이트(DMT) 43 중량%, 1,4-부탄디올 27 중량%, 및 수 평균 분자량이 2,000인 폴리에틸렌 글리콜 30 중량%을 포함하는 혼합물을 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 0.05 중량부의 트리메탄올프로판(가교제) 및 0.16 중량부의 티타늄부톡사이드(촉매)와 함께 에스테르 교환 반응기(Ester Interchange Reactor)에 투입한 후 120분 동안 120℃에서 180℃로 승온시켰다. 이어서, 반응 유출물인 메탄올 양으로부터 환산된 반응율이 90%가 넘을 때까지 180℃를 유지시키면서 화학 반응을 지속시킴으로써 올리고머를 얻었다.

상기 올리고머를 상기 올리고머 100 중량부에 대하여 0.24 중량부의 펜타에리트리톨 테트라키스[3-(3,5-(디-터트-부틸)-4-하이드록시페닐)프로피오네이트(산화 방지제)와 함께 축중합 반응기(Polycondensation Reactor)에 투입한 다음, 120분 동안 245℃로 승온하면서 축중합 반응을 수행하였다. 이때, 반응압력은 전반의 60분 동안에는 760 torr에서 0.3 torr로 감압하고 후반의 60분 동안은 0.3 torr의 고진공을 유지하였다. 이어서, 제조된 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머를 질소압을 이용하여 반응기 밖으로 토출시킨 후 냉각시킴으로써 펠렛(pellet)을 형성하였다.

용융중합으로 제조된 상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 펠렛을 회전 가능한 반응기에 투입하고, 상기 반응기 내 압력을 0.3 torr로 감압한 뒤 약 185℃에서 15시간 동안 회전시키면서 고상중합을 실시함으로써 열가소성 수지를 얻었다.

상기 열가소성 수지는 1.83의 고유점도, 250℃에서 70 g/10min의 용융지수, 및 212.7℃의 융점(도 1 참조)을 가졌다.

실시예 2

상기 에스테르 교환 반응기에 투입된 디메틸테레프탈레이트, 1,4-부탄디올, 및 폴리에틸렌 글리콜의 양이 각각 40 중량%, 25 중량%, 및 35 중량%이었다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지를 제조하였다.

실시예 3

상기 에스테르 교환 반응기에 투입된 디메틸테레프탈레이트, 1,4-부탄디올, 및 폴리에틸렌 글리콜의 양이 각각 37 중량%, 24 중량%, 및 39 중량%이었다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지를 제조하였다.

실시예 4

상기 에스테르 교환 반응기에 투입된 디메틸테레프탈레이트, 1,4-부탄디올, 및 폴리에틸렌 글리콜의 양이 각각 34 중량%, 21 중량%, 및 45 중량%이었다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지를 제조하였다.

실시예 5

상기 에스테르 교환 반응기에 투입된 디메틸테레프탈레이트, 1,4-부탄디올, 및 폴리에틸렌 글리콜의 양이 각각 24 중량%, 16 중량%, 및 60 중량%이었다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지를 제조하였다.

실시예 6

상기 에스테르 교환 반응기에 투입된 디메틸테레프탈레이트, 1,4-부탄디올, 및 폴리에틸렌 글리콜의 양이 각각 15 중량%, 10 중량%, 및 75 중량%이었다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지를 제조하였다.

비교예 1

상기 에스테르 교환 반응기에 투입된 디메틸테레프탈레이트와 1,4-부탄디올의 양이 각각 61 중량% 및 39 중량%이었고, 폴리에틸렌 글리콜이 사용되지 않았다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 열가소성 수지를 제조하였다.

위와 같이 제조된 실시예 1 내지 6 및 비교예의 열가소성 수지들의 친수성을 아래의 방법으로 각각 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

* 접촉각 (°) 측정

실시예 1 내지 6 및 비교예 1의 열가소성 수지들로 각각 형성된 20cm×20cm의 가로/세로 길이 및 0.14mm의 두께를 갖는 필름 샘플들을 준비하였다. 각 필름 샘플 표면 상에 물방울을 떨어뜨린 후 상기 물방울의 접합점에서 물방울 곡선의 끝점과 고체 표면의 접촉점에서 정접촉각을 KRUSS사의 DSA100 접촉각 측정기를 이용하여 측정하였다. 접촉각이 작을수록 젖음성(친수성)이 큰 것으로 평가된다.

	중합 비율			접촉각 (°)
	디메틸테레프탈레이트 (중량%)	1,4-부탄디올 (중량%)	폴리에틸렌 글리콜 (중량%)
실시예 1	43	27	30	40
실시예 2	40	25	35	35
실시예 3	37	24	39	30
실시예 4	34	21	45	25
실시예 5	24	16	60	18
실시예 6	15	10	75	11
비교예 1	61	39	0	83

위 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는 실시예 1 내지 6의 열가소성 수지들이 비교예 1의 열가소성 수지에 비해 월등한 친수성을 가짐을 알 수 있고, 상기 폴리에틸렌 글리콜의 함량이 높을수록 더 높은 친수성을 열가소성 수지가 가짐을 알 수 있다.

* 혈액 필터용 부직포의 제조

실시예 7

실시예 1의 열가소성 수지를 260℃에서 용융시켜 도프를 제조하고, 1.2 kgf/cm²의 에어 압력 및 50 mm의 DCD 조건 하에서 도프 토출량 및 에어 온도를 조절하여 1.3 ㎛의 평균섬유직경 및 23 CV%의 직경변동계수를 갖는 섬유들을 포함하고 25g/m²의 단위면적당 중량 및 0.14mm의 평균 두께를 갖는 부직포를 제조하였다.

실시예 8

실시예 1의 열가소성 수지 대신에 실시예 2의 열가소성 수지를 이용하였다는 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방법으로 부직포를 완성하였다.

실시예 9

실시예 1의 열가소성 수지 대신에 실시예 3의 열가소성 수지를 이용하였다는 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방법으로 부직포를 완성하였다.

실시예 10

실시예 1의 열가소성 수지 대신에 실시예 4의 열가소성 수지를 이용하였다는 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방법으로 부직포를 완성하였다.

실시예 11

실시예 1의 열가소성 수지 대신에 실시예 5의 열가소성 수지를 이용하였다는 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방법으로 부직포를 완성하였다.

실시예 12

실시예 1의 열가소성 수지 대신에 실시예 2의 열가소성 수지를 이용하였다는 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방법으로 부직포를 완성하였다.

비교예 2

실시예 1의 열가소성 수지 대신에 비교예 1의 열가소성 수지를 이용하였다는 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방법으로 부직포를 완성하였다.

위와 같이 제조된 실시예 7 내지 12 및 비교예 2의 부직포들의 열수축율을 아래의 방법으로 각각 측정하였고, 그 결과를 멜트블로운 방사성과 함께 표 2에 나타내었다.

* 열수축율 (%) 측정

부직포를 절단하여 길이방향(Machine Direction: MD) 25cm 및 폭 방향(Cross Direction: CD) 25cm의 샘플을 준비하였다. 이어서, 상기 샘플의 표면상에 20cm의 MD에 평행한 변 및 20cm의 CD에 평행한 변을 각각 갖는 정사각형을 표기하였다. 이어서, 열수축율 측정을 위하여, 상기 샘플을 멸균처리 온도와 동일한 115℃의 건조기 내에서 30분 동안 보관하였다. 이와 같은 열처리 후에, 상기 정사각형의 변들의 길이를 측정한 후 열처리 전의 길이(즉, 20cm)에 대한 감소된 길이의 비율을 MD 및 CD 각각에 대하여 산출하였다.

	중합 비율			방사성	열수축율(%)
	디메틸테레프탈레이트 (중량%)	1,4-부탄디올 (중량%)	폴리에틸렌 글리콜 (중량%)		MD	CD
실시예 7	43	27	30	◎	1.2	0.8
실시예 8	40	25	35	◎	1.5	0.9
실시예 9	37	24	39	○	1.6	1.0
실시예 10	34	21	45	△	2.0	1.5
실시예 11	24	16	60	△	3.0	2.3
실시예 12	15	10	75	×	4.5	3.1
비교예 2	61	39	0	◎	1.0	0.5

위 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 폴리에틸렌 글리콜의 함량이 높을수록 멜트블로운 방사성이 대체로 저하되고 열수축율이 커지는 경향이 있으며, 그 함량이 70중량%를 초과할 경우(실시예 12) 방사성이 아주 좋지 못하고, MD(machine direction) 및 CD(cross direction)의 열수축율이 3.0을 초과함을 알 수 있다. 따라서, 열가소성 수지 내 폴리에틸렌 글리콜의 함량은 70 중량% 이하인 것이 바람직함을 알 수 있다.

Claims (14)

1. 3차원의 망상 구조를 이루는 연속 또는 불연속의 섬유들을 포함하되,
   상기 섬유들은 공중합체를 포함하는 열가소성 수지를 포함하고,
   상기 공중합체는 폴리에스테르를 포함하는 하드 세그먼트 및 친수성 폴리올을 포함하는 소프트 세그먼트를 포함하는,
   혈액 필터용 부직포.
2. 제1항에 있어서,
   상기 친수성 폴리올은 폴리에틸렌 글리콜인,
   혈액 필터용 부직포.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트인,
   혈액 필터용 부직포.
4. 제3항에 있어서,
   상기 열가소성 수지 내 상기 친수성 폴리올의 함량은 30 내지 70 중량%인,
   혈액 필터용 부직포.
5. 제1항에 있어서,
   상기 섬유들은 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 0.2 내지 15 중량부의 힌더드 페놀계 산화방지제(hindered phenolic antioxidant)를 더 포함하는,
   혈액 필터용 부직포.
6. 제5항에 있어서,
   상기 힌더드 페놀계 산화방지제는 펜타에리트리톨 테트라키스[3-(3,5-(디-터트-부틸)-4-하이드록시페닐)프로피오네이트{pentaerythritol tetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate]}인,
   혈액 필터용 부직포.
7. 15 내지 45 중량%의 디메틸테레프탈레이트, 10 내지 30 중량%의 알칸디올, 및 30 내지 70 중량%의 친수성 폴리올을 포함하는 혼합물을 준비하는 단계;
   올리고머를 얻기 위하여 상기 혼합물의 화학 반응을 수행하는 단계;
   열가소성 수지를 얻기 위하여 상기 올리고머의 축중합 반응을 수행하는 단계; 및
   상기 열가소성 수지로 부직포를 제조하는 단계를 포함하는,
   혈액 필터용 부직포의 제조방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 알칸디올은 1,2-에탄디올 또는 1,4-부탄디올인,
   혈액 필터용 부직포의 제조방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 혼합물의 화학 반응 전에, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.1 중량부의 가교제 및 0.1 내지 0.2 중량부의 촉매를 상기 혼합물에 첨가하는 단계를 더 포함하고,
   상기 혼합물의 화학 반응은 상기 가교제 및 상기 촉매의 존재 하에 수행되는,
   혈액 필터용 부직포의 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 가교제는 트리메탄올프로판이고,
    상기 촉매는 티타늄부톡사이드인,
    혈액 필터용 부직포의 제조방법.
11. 제7항에 있어서,
    상기 올리고머의 축중합 반응 전에, 상기 올리고머 100 중량부에 대하여 0.2 내지 15 중량부의 힌더드 페놀계 산화방지제를 상기 올리고머에 첨가하는 단계를 더 포함하고,
    상기 올리고머의 축중합 반응은 상기 힌더드 페놀계 산화방지제의 존재 하에 수행되는,
    혈액 필터용 부직포의 제조방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 힌더드 페놀계 산화방지제는 펜타에리트리톨 테트라키스[3-(3,5-(디-터트-부틸)-4-하이드록시페닐)프로피오네이트인,
    혈액 필터용 부직포의 제조방법.
13. 제7항에 있어서,
    상기 부직포 제조 단계는,
    도프를 얻기 위하여 상기 열가소성 수지를 용융시키는 단계;
    섬유를 형성하기 위하여 상기 도프를 다이를 통해 방사하는 단계; 및
    상기 섬유를 콜렉터 상에 포집하는 단계를 포함하는,
    혈액 필터용 부직포의 제조방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 방사 단계는,
    상기 도프를 상기 다이의 노즐을 통해 토출하는 단계; 및
    상기 노즐을 통해 토출되기 직전에 상기 도프에 에어를 분사하는 단계를 포함하는,
    혈액 필터용 부직포의 제조방법.

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