NO300813B1 - Dyseanordning for bruk ved fremstilling av hulfibermembraner - Google Patents

Dyseanordning for bruk ved fremstilling av hulfibermembraner Download PDF

Info

Publication number
NO300813B1
NO300813B1 NO934162A NO934162A NO300813B1 NO 300813 B1 NO300813 B1 NO 300813B1 NO 934162 A NO934162 A NO 934162A NO 934162 A NO934162 A NO 934162A NO 300813 B1 NO300813 B1 NO 300813B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
nozzle
housing
fiber
nozzle device
pipe
Prior art date
Application number
NO934162A
Other languages
English (en)
Other versions
NO934162L (no
NO934162D0 (no
Inventor
Frank T Gentile
Michael J Lysaght
Nicholas F Warner
Original Assignee
Univ Brown Res Found
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Brown Res Found filed Critical Univ Brown Res Found
Publication of NO934162L publication Critical patent/NO934162L/no
Publication of NO934162D0 publication Critical patent/NO934162D0/no
Publication of NO300813B1 publication Critical patent/NO300813B1/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/032Optical fibres with cladding with or without a coating with non solid core or cladding
    • 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
    • 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
    • B01D69/085Details relating to the spinneret
    • 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
    • B01D69/087Details relating to the spinning process
    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2935Discontinuous or tubular or cellular core
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2973Particular cross section
    • Y10T428/2975Tubular or cellular

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Description

Oppfinnelsen vedrører en dyseanordning for bruk ved fremstilling av hulfiber-membraner, innbefattende et hus og en utstrakt første røranordning gjennom huset, hvilket hus danner en andre røranordning konsentrisk med i det minste en del av den første røranordning, slik at det derved dannes en ringformet kanal mellom de to røranordninger.
En hulfiber-membran er et hult kapillærrør hvor veggen virker som en permeabel, ikke-permeabel eller semipermeabel membran, avhengig av anvendelsen. I mange tilfeller benyttes hulfibre som sylindriske membraner som muliggjør selektiv utveksling av materialer gjennom veggene. De kan også benyttes som beholdere for styrt frigjøring av et spesifikt materiale eller som reaktorer for kjemisk modifisering av en permeant når den diffunderer gjennom en kjemisk aktivert hulfiber-vegg. Hulfiber-teknologien har i den senere tid funnet anvendelse i forbindelse med fremstillingen av permselektive, biokompatible immunisolerte bærere. Disse hulfiber-bærere kan inneholde materialer såsom levende celler, proteiner eller medikamenter. De er utført slik at materialet inne i de hule fibre kan trenge gjennom veggene i hulfiber-bæreren. Ved bruk blir hulfiber-bærerne levert til et bestemt sted i legemet hvor det er behov for det spesielle materiale som befinner seg i hulfiberkjernen. Spesielle anvendelsesområder hvor slike hulfibre kan være nyttige er blant annet restau-rering av insulinproduksjonen og behandling av neurotransmitter-mangelsykdommer såsom Parkinsons sykdom, ved at det leveres en spesielle neurotransmitter til et spesifikt sted i legemet. Se eksempelvis TJS-PS nr. 4.892.538.
Uavhengig av den spesielle anvendelsen av hulfiber-bærerne må morfologien og tykkelsen til fibermembranen kunne bestemmes slik at man kan oppnå de ønskede mekaniske og transportegen-skaper som kreves for den spesielle anvendelse.
Det finnes fire konvensjonelle spinnemetoder for syntetiske fibre som kan benyttes for produksjon av hulefiber-membraner: (1) smeltespinning; (2) tørrspinning; (3) våtspinning; og (4) en kombinasjon av våt og tørr spinning. Ved hver av disse metoder tilveiebringes det et rørformet tverrsnitt i hul-fiberen ved at et spinnemateriale såsom en polymer, sampoly-mer, cellulosemateriale eller lignende leveres gjennom en spinnedyse samtidig som det leveres et materiale som skal opptas i fiberkjernen. Spinnedyseutstyr foreligger i mange utførelser, eksempelvis som vist i US-PS nr. 4.035.459, 4.127.625, 4.229.154, 4.322.381, 4.323.627, 4.342.711, 4.380.520 og 4.744.932.
Noen av de problemer man støter på i forbindelse med disse kjente dyser og hulfiber-fremstillingsmetoder er manglende evne til å tilforme fibre av høyviskøse termoplastiske polymerer som følge av dysetilstopping, manglende evne til å justere dyseutstyret for derved å kunne få frem ulike membrantykkelser og morfologier, manglende evne til å kunne bytte ut dyser eller dysehetter i utstyret, for derved å kunne produsere forskjellige typer og former av hulfibre, og en manglende evne til å kunne produsere Z-fibre med trabeculae orientert i hovedsaken longitudinelt i fiberveggen og i hovedsaken forbundne med hverandre inne i fiberveggen.
Det er således en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et dyseutstyr som kan benyttes for ulike typer materialer med forskjellige og sterkt varierende viskosi-teter.
Det er nok en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en dyseanordning i en modul-utførelse, hvor utstyrdelene lett kan byttes ut, slik at det muliggjøres en produksjon av hulfibre med forskjellige størrelser, former, membrantykkelser og overflatemorfologi. Fiberne kan være tomme eller, når de er semipermeable eller permeable, fylt med et materiale såsom et medikament eller et biologisk materiale såsom levende celler eller proteiner.
Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en dyseanordning for
bruk ved fremstilling av hulfiber-membraner, innbefattende et hus og en utstrakt første røranordning gjennom huset, hvilket hus danner en andre røranordning konsentrisk med i det minste en del av den første røranordning, slik at det derved dannes
en ringformet kanal mellom de to røranordninger, kjennetegnet ved at den første røranordning er bevegbar i forhold til den andre røranordning slik at ved bruk av dyseanordningen kan den første røranordning trekkes tilbake og føres ut, idet videre den første og andre røranordning hver har en inngangs-og en utgangsende, hvor utgangsenden til den andre røranord-ning innbefatter et deksel som er løstagbart fra huset og som muliggjør en endring av orienteringen til den ringformede kanal i forhold til den første røranordning ved bruk av ulike deksler.
Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil gå frem av de uselv-stendige krav.
Dyseutstyret ifølge oppfinnelsen egner seg særlig for fremstilling av hulfibre som inneholder levende celler eller andre biologiske materialer. En ny fiberstruktur, heretter benevnt "Z-fiber", har trabeculae i fiberveggen og disse er orientert i hovedsaken i lengderetningen i forhold til hverandre, er i hovedsaken forbundne med hverandre inne i fiberveggen, og noen eller samtlige går over i den ytre fibervegg. I tillegg har en Z-fiber en semipermeabel innerhud som begrenser fiber-lysåpningen (lumen) og kan benyttes for å oppnå en immunisolerende virkning.
Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et snitt gjennom en dyseanordning ifølge oppfinnelsen, med innerboringen fullt utkjørt, fig. 2 viser et snitt gjennom en dyseanordning ifølge oppfinnelsen, hvor innerboringen er
trukket inn,
fig. 3a viser et snitt gjennom et dysedeksel og en
pakningsføring for bruk i dysen i fig. 1, fig. 3b viser et forstørret snitt gjennom utløps-enden til dysedekselet og pakningensfør-ingen i fig. 3a, og
fig. 4,5 og 6 viser en serie av tre fotografier av en enkelt Z-fiber-membran i ulike forstørr-elser, dvs. i forstørrelser på 100 X, 200 X, og 500 X for derved bedre å vise trabeculaene og deres longitudinelle forhold.
Som best vist i tegningene innbefatter en dyseanordning 10 ifølge oppfinnelsen et hus 12 av et solvent-resistent materiale. Inne i huset 12 er det en hul innerboring eller et rør 14. I huset 12 er det også en ytterboring 16. Denne er konsentrisk i forhold til innerboringen 14, slik at det dannes et ringformet kammer eller en kanal 18. Innerboringen 14 går igjennom og er festet til en gjengedel 20 som er skrudd inn i huset 12. Denne gjengedel har skruegjenger tilpasset gjenger i den øvre del 22 av ytterboringen 16. Materialet som skal inkluderes i den hule fiber kan føres inn i dyseanordningen ved innerboringens 14 inngangsende 23. Innerboringen 14 går også gjennom en pakning 24 som hindrer fluidum i kanalen 18 i å strømme oppover og ut på toppen av huset. Pakningen 24 holdes på plass ved hjelp av en fjær 46. I husets nedre del går innerboringen 14 gjennom en paknings-føring 26 som er løsbart festet i huset 12 ved hjelp av en kompresjonskraft som tilveiebringes av et dysedeksel 28. Pakningsføringen 26 holder innerboringen 14 i innrettet tilstand under boringens utkjøring og inntrekking og har et eller flere hull som tjener til å føre fluidum i kanalen 18 inn i de ytre partier av kanalen 19. Dysedekselet 28 er løsbart fastgjort ved hjelp av fastgjøringsmidler 30, såsom skruer, bolter eller lignende. Dekselet er utformet slik at det danner en forlengelse av kanalen 18 mot dyseanordningens utløpsende 36. Som vist vil profilen til pakningsføringens 26 bunndel og dysedekselet 28 bestemme dimensjonene og formen til kanalen 19. Som vist i fig. 1 og 2 er kanalen 19 avviklet 45° like før den går sammen med boringen 14. Ytterboringen 18 er tilknyttet en fluidumkilde, for bruk under fremstillingen av hulfibermembranen. Tilknytningen skjer ved hjelp av en del 32, eksempelvis en konvensjonell luer-del. Som vist har delen 32 et rørformet innløp 34 hvorigjennom fluidum kan strømme inn i dyseanordningen og inn i kanalen 16. En pakning 33 sørger for fluidumtett innpassing og hindrer at fluidum kan strømme ut der. Utkjøringen og inntrekkingen av innerboringen 14 skjer ved å dreie en reguleringsdel 38. Denne reguleringsdel er tilknyttet gjengedelen 20 slik at det dannes en reguleringsenhet som kan skrus inn i eller ut i ytterboringen 16. Reguleringsenheten dreier seg som en enhet og vil da bevege innerboringen 14 opp eller ned, avhengig av dreieret-ningen. En pinne 42 er fastgjort til reguleringsdelen 38, og bevirker at de to komponentene kan dreie seg sammen. Pinnen kan naturligvis også være anordnet på komponenten 40. Selv om komponenten 40 dreier seg sammen med reguleringsdelen 38 vil den forbli i sitt anlegg mot huset, fordi den påvirkes av fjæren 44. Reproduserbarheten til utkjøringen eller tilbaketrekkingen mellom ekstruderinger bedres ved at det forefinnes en måleinnretning, såsom en Vernier-skala på delen 40. Utkjøringen og tilbaketrekkingen kan skje manuelt eller mekanisk, eventuelt med computerstyring (ikke vist).
I fig. 1 er innerboringen 14 vist i en mellomstilling mellom full utgjøring og full inntrekking. Fig. 2 viser innerboringen 14 fullt inntrukket.
Samtlige komponenter i dyseenheten, herunder også huset, er fremstilt av et organisk solvent-resistent materiale såsom rustfritt stpl, glass og Teflon, Delrin, eller polypropylen-polymerer. Pakningene, som må være kompatible med og ikke påvirkes i negativ grad av de benyttede solventer under ekstruderingen, er fortrinnsvis av Teflon-polymerer, men kan også være av materialer såsom polypropylen, nitrilpolymerer eller lignende.
Ved bruk av utstyret bli et fluidum, som skal danne den hule fibermembran, ved hjelp av en ikke vist pumpe bragt til å strømme inn i den ytre boring 16 og kanalen 18 gjennom delen 32 og så inn i kanalen 19 gjennom et eller flere av hullene i pakningsføringen 26. Hvilket fluidum som benyttes vil naturligvis være avhengig av den spesielle hulfiber-membran man ønsker. Egnede materialer for bruk som hulfiber-membran innbefatter konvensjonelle membrandannende materialer såsom termoplastiske polymerer, termoherdende polymerer, geler og hydrogeler. Spesifikke materialer som kan benyttes innbefatter cellulose, akryl-sampolymerer, polyvinylidene fluorider, polyuretan-isocyanater, alginater, polysulfoner, polyvinyl-alkoholer, polyakrylonitriler, og blandinger derav. Egnede kjernematerialer kan også benyttes for membranene. Selv om membran-materialet kan være en smelte, foretrekkes det å benytte en løsning. Egnede solventer for bruk i forbindelse med en slik løsning innbefatter vannløselige organiske solventer såsom dimetylacetamid, dimetylformamid, aceton, dimetylsulfoksid, N-metylpyrolidon, acetonitril, og blandinger derav, såvel som andre solventer såsom heksan, dietyleter, metylenklorid, og blandinger derav.
I mange tilfeller, men ikke i alle, vil hulfiberne som tilveiebringes ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen inneholde et kjernemateriale og/eller et middel såsom et medikament, et biologisk materiale såsom levende celler eller proteiner, eller andre lignende materialer som er dispergert deri. Kjernematerialet og/eller middelet er vanligvis i et fluid medium, vanligvis vann, for derved å danne en kjerne-materialblanding. Blandingen innbefatter ofte et eller flere kryssbindingsmidler, geldannere eller viskositetsøkende substanser. Andre materialer som kan forefinnes i kjernematerialblandingen innbefatter slike som Ficoll, salt-løsninger, etanol, vevkultur-media, serum og metanol. Kjernematerialblandingen kan også innbefatte biokompatible hydrogeler, som kan benyttes for å immobilisere celler eller danne vekstsubstrater. Spesifikke kjernematerialer kan være anioniske (alginater), kationiske (kollagen), amfoteriske (poly(fosfaten) eventuelt med ioniske sidekjeder) eller nøytrale (poly-(etylenoksider)). Alginatene kan være i flytende form eller kryssbundne etter ekstrudering, ved at CaCl2 tillates å diffundere inn i den flytende kjerne. Kjernematerialblandingen tilføres gjennom innerboringen 14. Membranmaterialet og kjernematerialblandingen møtes ved eller i nærheten av dysens utgangsende 36. Når det skal dannes tomme hulfibre tilføres et fluidum, eksempelvis vann, en solvent, eller en blanding derav, gjennom innerboringen 14. Kjernematerialblandingen inneholder således et fluidum og eventuelt et kjernemateriale, et middel, eller begge deler.
Ved å regulere innerboringens 14 stilling i forhold til dyseutgangsenden 36 kan man få kontroll med og i hovedsaken eliminere tilstopping av kanalene 18 og 19, særlig i dyse-dekseldelen. Tilstopping er et spesielt problem når membran-materialet er et høyviskøst eller sterkt presipiterende materiale, såsom en termoplastisk polymer i løsning. I visse tilfeller vil det under fibermembrandannelsen være ønskelig at membranmaterialet holdes i kontakt med kjernematerialblandingen så lenge som mulig inne i dyseanordningen og før de to materialer går ut gjennom dysen. Dette fordi man har funnet at en slik tldsforlengelse er gunstig med hensyn til styring av fluidumstrøm-orienteringen i dysen og i forbindelse med tilveiebringelsen av spesifikke veggdimensjoner og fiberveggmorfologier. Som følge herav vil det ofte foretrekkes å holde innerboringen 14 i en i hovedsaken fullt tilbaketrukket stilling for dermed å få forlenget kontakt før de to materialer går ut fra dysen. Tidlig og forlenget kontakt vil imidlertid bevirke tilstopping, særlig i dysedekselet, fordi fibermembran-materialet presipiterer og herder når det får kontakt med det vandige kjernemateriale. Dette vil vanligvis bremse materialstrømmen i kanalene 18 og 19 og bevirke tilstopping. Tilstoppingen kan imidlertid overvinnes med innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse ved å begynne formingen av hulfibermembranen med innerboringen 14 utkjørt slik at kjernematerialblandingen og membranmaterialet ikke møtes før de begge går ut fra dysen. Innerboringen kan så trekkes inn, i hovedsaken gradvis, for derved å øke kontakttiden mellom de to materialer før de går ut fra dysen. Vanligvis når faseinversjonen, dvs. overgangen fra væske til faststoff, begynner ved en spesifik lav hastighet, vil strømmen forbli i hovedsaken konstant selv når det hersker en forlenget kontakt mellom materialene. Strøm-ningsmengdene til de to materialene oppretholdes ved hjelp av eksterne (ikke viste) pumper. En slik teknikk for unngåelse av tilstopping foretrekkes fremfor tidligere kjente teknikker hvor det benyttes polymere solventer såsom dimentylsulfoksid (DMSO). I mange tilfeller, eksempelvis hvor det dreier seg om fremstilling av hulfibermembraner for bruk i det menneskelige legeme for administrering av medikamenter eller lignende, kan solventer såsom DMSO ikke benyttes, fordi de er giftige.
En annen fordel med anordningen ifølge oppfinnelsen er bruk av den utbyttbare pakningsføring 26 og dysedekselet 28. Ved å bytte ut dysedekslet med andre og/eller ved å bytte ut pakningsføringen med andre føringer, kan man endre størrelsen og formen til den ringformede kanal nær anordningens utgangsende, med tilhørende endring av den resulterende membran. I tillegg kan man endre strømningsretningen til membranmaterialet. Eksempelvis, som vist i fig. 1 og 2 kan strømnings-retningen i kanalen 18 i området 19 ha en vinkel på rundt 45° i forhold til materialets strømningsretning i innerboringen 14.Fig. 3a og 3b viser et deksel 28 og en pakningsføring 26 hvor strømningsretningen i kanalens 19 avsnitt 21 går 90° på den materialstrøm som kommer ut fra innerboringen 14. Andre dysedeksler og pakningsføringer vil gi andre strømnings-vinkler. Ved å endre den vinkel hvormed membranmaterialet får kontakt med kjernematerialblandingen, kan man endre membran-veggens morfologi. Ved å endre diameteren i kanalen 19, særlig i kanalavsnittet i dysedekselet 28, og/eller høyden 21, kan man endre membrantykkelsen. Dysedekselet i fig. 3a og 3b innbefatter en hylse 5 0 inne i dysedekselhuset 28. Denne dyse tjener til å redusere diameteren i kanalen 19, og lette utbyttingen av dyseplaten 52 for dermed å endre åpningsstørr-elsen, eller å påvirke fiberstørrelsen og/eller morfologien. Hylsen 50 tjener også til å overføre den kraft som oppstår når dysedekselets fastgjøringsmidler 30 strammes eller trekkes til. Når fastgjøringsmidlene 30 trekkes til vil både pakningsføringen 26 og en pakning 54 under platen 52 trykkes sammen, slik at de gir en effektiv tetning. Hylsen 50 avsluttes ved platen 52, som i hovedsaken holdes på plass mellom hylsen 50 og pakningen 54. Platen 52 kan også være fysisk bundet til hylsen 50. Platen 52 kan endre retningen, dvs. vinkelen til strømmen av membranmateriale, og ytterdia-meteren til den dannede membran.
Morfologien til fiberveggene i anisotrope membraner og dannelsen av trabeculae der kan påvirkes ved hjelp av dysen ifølge oppfinnelsen. Dannelsen av trabeculae er delvis et faseseparasjonsfenomen. I generelle termer er den polymer som benyttes for dannelsen av fiberveggen den sterkest ikke-polare komponent i totalsystemet, mens den solvent hvori polymeren er løst, er mer polær enn polymeren og er vannløse-lig. Under ekstruderingen vil vann eller vannkomponenten i kjernematerialblandingen i den indre boring få kontakt med det polymere/solvent-fiberdannende materiale når de to møter hverandre nær dyseåpningen. På dette sted kan vannet diffundere inn i polymeren og solvent/polymer/vann-blandingen vil da skille seg i solvent/polymer- og solvent/vann-faser. Solvent/vann-fasen danner et tomrom i polymeren. Den totale sum av disse tomrom resulterer i et trabeculært nettverk inne i fiberveggen.
Vanligvis vil hulfiber-trabeculaet være orientert perpendikulært på fiberveggen, slik det skjer når det benyttes et 45° deksel (som vist i fig. 1 og 2). Flere faktorer, såsom de relative strømningsmengder til de to materialer, kan varieres, og dette kan endre trabeculae-orienteringen. Foreliggende dyse representerer en ekstra innretning for endring og påvirkning av den trabeculære morfologi. Når det benyttes et 90° deksel og pakningsføring (som i fig. 3), så vil disse styre polymerens strømningsbane perpendikulært på strømmen fra den indre boring, slik at man kan anta at et tomrom- eller hulromdannelsen vil begynne når strømmen orienteres i denne retning. Den brå 90° retningsendring vil forvrenge formen til trabeculae, slik at vinkelen blir skrå eller parallell med fiberveggen, hvorved det dannes fibre som her benevnes som "Z-fibre".
Z-fibre har trabeculae inne i fiberveggen som er orientert i hovedsaken i lengderetningen i forhold til hverandre, er i hovedsaken forbundne med hverandre inne i fiberveggen, og er helt eller delvist integrert med utsiden til fiberen. I tillegg vil en Z-fiber ha en semipermeabel innerhud som begrenser fiberløpet og gir immunisolerende virkning. Z-fibre antas å være gunstigere enn andre fibermorfologier med hensyn til indusering og forsterkning av den kapillære innvekst i fiberveggene når fiberne benyttes som implanteringsmidler i levende dyr. Z-fibermorfologien antas ikke å være avhengig av membranens kjemiske komposisjon, dens dimensjoner eller komposisjonsstrømmen gjennom innerboringen.
Foreliggende dyse øker også i hovedsaken uniformiteten til de resulterende hulfibre fordi tradisjonelle ikke-inntrekkbare koaksiale dyser vil ha en tendens til å ha en i hovedsaken fri klaring i senterboringen, noe som gjør dem følsomme overfor strømningsirregulariteter i materialet i ytterboringen. Denne følsomhet manifesteres av bevegelsen til den sentrale boring, noe som under ekstruderingen vil føre til dannelse av irregulære, asymmetriske fibre. Pakningsføringen 26 i foreliggende dyse vil som følge av sin plassering nær innerboringens utmunning mininalisere senterboringens frie klaring og derfor gi en jevnere fiberpreparering. Paknings-føringen 26 vil også redusere behovet for gjentatt sentrering av innerboringen og muliggjør inntrekking og utkjøring av innerboringen uten spenningsendringer og konsentrisitets-endringer.
Fiberne som fremstilles ved hjelp av dysen ifølge oppfinnelsen kan være ikke-permeable, permeable, eller semipermeable. Fortrinnsvis dreier det seg om semipermeable fibre, som er nyttige som eller i filtreringsorganer, bioreaktorer, eller som celleinnkapslings-bærere.
Eksempel
Det etterfølgende eksempel demonstrerer dannelsen av en ufylt Z-fiber.
Dyseanordningen i fig. 3 ble benyttet med et 90° deksel og pakningsføring. Anordningen styrte strømningsbanen til den membrandannende polymer perpendikulært på strømmen fra innerboringen. Fibermembranen ble fremstilt av en støpe-løsning på 12,5 vekt-# poly(akrylonitril-vinylklorid)-sampolyer i dimetylsulfoksid. Innerboringen innehold destillert vann. Støpeløsningen ble pumpet med en hastighet på 1 ml/min. og vannet ble tilført med en hastighet på 5 ml/min. Dysen ble holdt i en avstand på 7 cm over et presipitasjonsbad som inneholdt 10 liter destillert vann ved omgivelsestemperatur og -trykk. Innerboringen var plassert i en avstand på ca. 0,5 til 3 mm, fortrinnsvis ca. 1 mm over dysens ytre spiss. De to løsninger ble pumpet samtidig gjennom dyseanordningen og den resulterende hulfiber ble samlet opp i presipitasjonsbadet.
Den resulterende fiber hadde de følgende dimensjoner: 1.000
-1.200 mikron ytteriameter og 80-100 mikron membranvegg-tykkelse. Fig. 4,5 og 6 viser tre skanderings-elektron-
mikrografier i forskjellige forstørrelsesgrader, og viser den longitudinelle trabeculære orientering av den resulterende Z-f iber.
Selv om den resulterende Z-fiber kan lades manuelt med celler for bruk ved indusering og forsterking av den kapillære innvekst i fiberveggene, vil det være en lettere teknikk for oppnåelse av samme resultat å bytte ut det destillerte vann i innerboringen med celler i et egnet vandig vekstmedium og krympe fibermembranen kort etter dens dannelse.

Claims (8)

1. Dyseanordning (10) for bruk ved fremstilling av hulfiber-membraner, innbefattende et hus (12) og en utstrakt første røranordning (14) gjennom huset (12), hvilket hus danner en andre røranordning konsentrisk med i det minste en del av den første røranordning (14), slik at det derved dannes en ringformet kanal (18) mellom de to røranordninger, karakterisert ved at den første røranordning (14) er bevegbar i forhold til den andre røranordning slik at ved bruk av dyseanordningen kan den første røranordning trekkes tilbake og føres ut, idet videre den første og andre røranordning hver har en inngangs- (23,24) og en utgangsende, hvor utgangsenden til den andre røranordning innbefatter et deksel (28) som er løstagbart fra huset (12) og som muliggjør en endring av orienteringen til den ringformede kanal (18) i forhold til den første røranordning (14) ved bruk av ulike deksler.
2. Dyseanordning ifølge krav 1,karakterisert ved at de nevnte første og andre røranordninger er slik anordnet i forhold til hverandre at ved deres utgangsender vil den ringformede kanal (19) være perpendikulær på den første røranordning (14).
3. Dyseanordning ifølge krav 1,karakterisert ved at de nevnte første og andre røranordninger er slik anordnet i forhold til hverandre at ved deres utgangsender vil den ringformede kanal (19) være orientert med en vinkel på ca. 45° i forhold til den første røranordning (14).
4. Dyseanordning ifølge krav 1,karakterisert ved at den første røranordning (14) er et hult rør.
5 . Dyseanordning ifølge krav 1,karakterisert ved at den andre røranordning er et hulrom i huset (12).
6. Dyseanordning ifølge krav 1,karakterisert ved en føringsinnretning (26) for føring av den første røranordning (14) i huset (12).
7. Dyseanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at første røranordning (14) går gjennom føringsinn-retningen (26).
8. Dyseanordning ifølge krav 6,karakterisert ved at føringsanordningen (26) er løstagbar fra huset (12).
NO934162A 1991-05-21 1993-11-17 Dyseanordning for bruk ved fremstilling av hulfibermembraner NO300813B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US70336091A 1991-05-21 1991-05-21
PCT/US1992/004290 WO1992020843A1 (en) 1991-05-21 1992-05-21 Apparatus for forming hollow fibers and said fibers

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO934162L NO934162L (no) 1993-11-17
NO934162D0 NO934162D0 (no) 1993-11-17
NO300813B1 true NO300813B1 (no) 1997-07-28

Family

ID=24825068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO934162A NO300813B1 (no) 1991-05-21 1993-11-17 Dyseanordning for bruk ved fremstilling av hulfibermembraner

Country Status (12)

Country Link
US (2) US5480598A (no)
EP (1) EP0586559B1 (no)
JP (1) JP2568043B2 (no)
KR (1) KR960011587B1 (no)
AT (1) ATE134393T1 (no)
AU (1) AU664848B2 (no)
CA (1) CA2102925A1 (no)
DE (1) DE69208463T2 (no)
DK (1) DK0586559T3 (no)
FI (1) FI95486C (no)
NO (1) NO300813B1 (no)
WO (1) WO1992020843A1 (no)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9518798D0 (en) 1995-09-14 1995-11-15 Secr Defence Apparatus and method for spinning hollow polymeric fibres
US6025624A (en) * 1998-06-19 2000-02-15 Micron Technology, Inc. Shared length cell for improved capacitance
US6673980B1 (en) 1999-07-16 2004-01-06 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Absorbent product with creped nonwoven dampness inhibitor
US6663611B2 (en) 1999-09-28 2003-12-16 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Breathable diaper with low to moderately breathable inner laminate and more breathable outer cover
US20050106970A1 (en) * 2000-09-01 2005-05-19 Stanitis Gary E. Melt processable perfluoropolymer forms
CA2434940A1 (en) * 2001-01-23 2002-08-01 Attila Herczeg Asymmetric hollow fiber membranes
US20040127873A1 (en) * 2002-12-31 2004-07-01 Varona Eugenio Go Absorbent article including porous separation layer with capillary gradient
JP4885539B2 (ja) * 2003-03-13 2012-02-29 株式会社クレハ フッ化ビニリデン系樹脂多孔膜およびその製造方法
US7165682B1 (en) * 2003-07-16 2007-01-23 Accord Partner Limited Defect free composite membranes, method for producing said membranes and use of the same
DE102006042732B3 (de) * 2006-09-12 2008-04-10 Gerlach, Jörg, Dr.med. Künstliches arterio-venöses permeables Hohlfaserkapillarsystem
US7842214B2 (en) * 2007-03-28 2010-11-30 3M Innovative Properties Company Process for forming microporous membranes
US20080237142A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-02 Battelle Energy Alliance, Llc Systems and methods for concentrating substances in fluid samples
US20090326128A1 (en) * 2007-05-08 2009-12-31 Javier Macossay-Torres Fibers and methods relating thereto
US8562876B2 (en) * 2007-11-30 2013-10-22 Baxter International Inc. Multizone polymer membrane and dialyzer
US8834780B2 (en) 2008-02-29 2014-09-16 Agency For Science, Technology And Research Hydrodynamic spinning of polymer fiber in coaxial laminar flows
CA2718922A1 (en) * 2008-03-17 2009-09-24 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Methods and apparatuses for making superfine fibers
US9821105B2 (en) 2008-07-01 2017-11-21 Baxter International Inc. Nanoclay sorbents for dialysis
US8647541B2 (en) 2011-02-07 2014-02-11 Fiberio Technology Corporation Apparatuses and methods for the simultaneous production of microfibers and nanofibers
EP3679181A4 (en) 2017-09-08 2021-05-12 The Board of Regents of The University of Texas System TISSUE AND METHOD DOPED WITH MECHANOLUMINESCENT POLYMER
US10822461B2 (en) 2017-10-05 2020-11-03 Fresenius Medical Care Holdings, Inc. Polysulfone-urethane copolymer, membranes and products incorporating same, and methods for making and using same
US10889915B2 (en) 2018-01-31 2021-01-12 Saudi Arabian Oil Company Producing fibers using spinnerets
WO2020172207A1 (en) 2019-02-20 2020-08-27 Board Of Regents, University Of Texas System Handheld/portable apparatus for the production of microfibers, submicron fibers and nanofibers
EP3842132A1 (en) * 2019-12-23 2021-06-30 Gambro Lundia AB Spinneret
US11331632B2 (en) 2020-02-14 2022-05-17 Saudi Arabian Oil Company Thin film composite hollow fiber membranes fabrication systems
US11406941B2 (en) 2020-02-14 2022-08-09 Saudi Arabian Oil Company Thin film composite hollow fiber membranes fabrication systems
US11253819B2 (en) 2020-05-14 2022-02-22 Saudi Arabian Oil Company Production of thin film composite hollow fiber membranes
US20230008772A1 (en) * 2021-07-08 2023-01-12 University Of Kentucky Research Foundation Spinneret, blowing system and method for producing hollow fibers

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE571497A (no) * 1957-11-16
US3303247A (en) * 1964-09-21 1967-02-07 United Plastic Corp Extrusion head for plastic tubing
GB1434055A (en) * 1972-04-28 1976-04-28 Asahi Chemical Ind Hollow fibres of acrylonitrile polymers for use as an ultrafitter and method for producing the same
US4051300A (en) * 1973-09-03 1977-09-27 Gulf South Research Institute Hollow synthetic fibers
US3871450A (en) * 1974-04-17 1975-03-18 Dresser Ind Dual string circulating valve
US4127625A (en) * 1975-03-27 1978-11-28 Daicel Ltd. Process for preparing hollow fiber having selective gas permeability
US4035459A (en) * 1975-05-01 1977-07-12 Chemical Systems, Inc. Process for spinning dry-fiber cellulose acetate hollow fiber membranes
GB1566581A (en) * 1975-12-29 1980-05-08 Nippon Zeon Co Hollow fibres and methods of manufacturing such fibres
FR2394623A1 (fr) * 1977-06-14 1979-01-12 Rhone Poulenc Textile Filiere
JPS5812932B2 (ja) * 1977-06-30 1983-03-10 日本ゼオン株式会社 中空繊維の製造方法
US4385017A (en) * 1977-06-30 1983-05-24 Nippon Zeon Co., Ltd. Method of manufacturing hollow fiber
US4362496A (en) * 1977-11-25 1982-12-07 Owens-Illinois, Inc. Apparatus for making plastic articles
US4175153A (en) * 1978-05-16 1979-11-20 Monsanto Company Inorganic anisotropic hollow fibers
US4380520A (en) * 1979-03-12 1983-04-19 Extracorporeal Medical Specialties, Inc. Process for producing hollow fibres having a uniform wall thickness and a non-uniform cross-sectional area
US4229154A (en) * 1979-04-04 1980-10-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Spinneret for the production of hollow filaments
DE3026718A1 (de) * 1980-07-15 1982-02-04 Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal Hohlfasermembran fuer die plasmaseparation
JPS5766114A (en) * 1980-10-14 1982-04-22 Mitsubishi Rayon Co Ltd Porous polyethylene hollow fiber and its production
CA1236956A (en) * 1983-05-02 1988-05-24 Seiichi Manabe Porous cuprammonium cellulose fibre produced with annular orifice and central coagulating stream
ATE68991T1 (de) * 1984-06-13 1991-11-15 Inst Nat Rech Chimique Verfahren zur herstellung von hohlfasern und ihre verwendung in membrantrennverfahren.
US4906375A (en) * 1984-07-14 1990-03-06 Fresenius, Ag Asymmetrical microporous hollow fiber for hemodialysis
JPS6190705A (ja) * 1984-10-09 1986-05-08 Terumo Corp 中空糸膜の製造方法
US4744932A (en) * 1985-05-31 1988-05-17 Celanese Corporation Process for forming a skinless hollow fiber of a cellulose ester
JPS61283305A (ja) * 1985-06-05 1986-12-13 Ube Ind Ltd 多孔質中空糸膜
US4749619A (en) * 1985-08-21 1988-06-07 Hospal Industrie Hollow fibre useful in blood treating processes
US4992332A (en) * 1986-02-04 1991-02-12 Ube Industries, Ltd. Porous hollow fiber
DE3781027T2 (de) * 1986-05-30 1993-01-28 Mitsubishi Rayon Co Poroese membran.
JPS63203813A (ja) * 1987-02-05 1988-08-23 エアー.プロダクツ.アンド.ケミカルス.インコーポレーテツド 異なる肉厚をもつ中空繊維をつくる紡糸口金
CA1315929C (en) * 1987-06-26 1993-04-13 Masahiko Yamaguchi Porous hollow-fiber
US4900626A (en) * 1987-07-28 1990-02-13 Rhone-Poulenc Recherches Hollow composite fibers selectively permeable to water vapor
US4892538A (en) * 1987-11-17 1990-01-09 Brown University Research Foundation In vivo delivery of neurotransmitters by implanted, encapsulated cells
US5084349A (en) * 1988-09-07 1992-01-28 Terumo Kabushiki Kaisha Hollow cellulose fibers, method for making, and fluid processing apparatus using same
US5049276A (en) * 1988-10-13 1991-09-17 Fuji Photo Film Co., Ltd. Hollow fiber membrane
US5240614A (en) * 1992-01-10 1993-08-31 Baxter International Inc. Process for removing unwanted materials from fluids and for producing biological products

Also Published As

Publication number Publication date
FI935146A0 (fi) 1993-11-19
DE69208463T2 (de) 1996-10-10
EP0586559B1 (en) 1996-02-21
NO934162L (no) 1993-11-17
CA2102925A1 (en) 1992-11-22
JPH06508547A (ja) 1994-09-29
FI95486B (fi) 1995-10-31
JP2568043B2 (ja) 1996-12-25
EP0586559A1 (en) 1994-03-16
AU664848B2 (en) 1995-12-07
FI935146A (fi) 1993-11-19
ATE134393T1 (de) 1996-03-15
DK0586559T3 (da) 1996-07-22
DE69208463D1 (de) 1996-03-28
WO1992020843A1 (en) 1992-11-26
NO934162D0 (no) 1993-11-17
KR960011587B1 (ko) 1996-08-24
AU2150192A (en) 1992-12-30
FI95486C (fi) 1996-02-12
US5656372A (en) 1997-08-12
US5480598A (en) 1996-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO300813B1 (no) Dyseanordning for bruk ved fremstilling av hulfibermembraner
US3871950A (en) Hollow fibers of acrylonitrile polymers for ultrafilter and method for producing the same
CA2396360C (en) Apparatus and method for forming materials
DE60124925T2 (de) Hohlfaserkartusche, diese verwendendes hohlfaserfilmmodul und reservoirfilter
DK152439B (da) Fremgangsmaade til fremstilling af en membran i form af en fladfolie, roerfolie, hultraad eller hulfilament
JP6547832B2 (ja) 複合多孔質中空糸膜、複合多孔質中空糸膜モジュール及び複合多孔質中空糸膜モジュールの運転方法
US20060165836A1 (en) Apparatus and method for forming materials
US20040086591A1 (en) Multiple passage extrusion apparatus
KR102138083B1 (ko) 나노 바디 제조 장치
KR100312908B1 (ko) 재생셀룰로우스제조공정에서의탱크조작방법
US20070256250A1 (en) Apparatus And Method For The Selective Assembly Of Protein
CN109414658A (zh) 复合多孔质中空纤维膜、复合多孔质中空纤维膜的制造方法、复合多孔质中空纤维膜组件及复合多孔质中空纤维膜组件的运行方法
US5505859A (en) Hollow fiber for dialysis and process of manufacturing
EP0254334B1 (en) Hollow fibre of polyester-amide and process for preparing it
NO140984B (no) Fremgangsmaate og anordning for fremstilling av en fortynnet polymeropploesning
CN115928233A (zh) 可调节式中空纤维膜涂覆纺丝板
CA2546933A1 (en) Apparatus and method for forming materials
Spyropoulos Cytoplasmic gel and water relations of axon
WO1991004092A1 (en) Membrane fabrication
KR20040068760A (ko) 관형막 코팅장치