JPH0271828A - エチレンビニルアルコール系共重合体中空糸膜の製造方法 - Google Patents

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】 し産業上の利用分野］ 本発明は選択透過性膜、とくに人工腎臓用血液逍叶膜と
して有用なエチレンビニルアルコール系共重合体中空糸
膜の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、エチ１ノンビニルアルコール系中空糸膜の製造方
法として、例えば特公昭５６−１１２２、特公昭６′Ａ
−２５３０６においてエチレンビニルアルコール系（以
下、エチレンビニルアルコール系 称する）共重合体をツメチルスルホキシド等の溶媒中に
溶解し、得られた紡糸原液を溶液のポリマー濃度により
規定される特定温度の水を一成分とする凝固浴中で凝固
させて中空糸膜を製造する方法が知られている。

また、湿潤したＥＶＡ系共重合体膜より乾燥中空糸膜を
製造する方法として特公昭５６−２５１６３において水
と有機溶媒を置換し、有機溶媒雰囲気中で放置し有機溶
媒を乾燥する方法が、さらに、特公昭５７−３６５にお
いて有機溶媒置換後乾燥し温度１０〜５０℃相対屋度５
０〜１００％で調湿処理する方法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、近年、透析医療の高度化に伴なって膜に
対する要求性能も高くなっており、最近では溶質の拡散
透過性が高く、かつ低分子量タンパク質領域までの高い
透過性能、アルブミン領域における高い阻止率、及び透
水性と低分子量タンパクの透過性とのバランスを全て満
足する透Ｆｒ膜が要望されている。

上述した個々の膜性能を満たす膜は上述した製造方法で
ある程度得ることは可能であるが、上記のような広い範
囲にわたる性能を満足する膜を製造する方法はこれまで
知られていない。

従って、本発明の目的は、溶質の拡散透過性をあられす
尿素の総括物質移動係数が高く、かつβ。

−ミクログロブリン（βｔ　　ＭＧと略称する）に代表
される低分子量タンパク質領域までの高い透過性、すな
わち尿素総括物質移動係数が、０．０２５ｃｍ／ｆｆ１
ｉｎ以上、好ましくは０．０３５ｃｍ／ｍｉｎ、β！Ｍ
Ｇ（分子量約１万２千）の透過性が０．３、好ましくは
０．４以上、とアルブミン（分子量約６万７千）領域に
おける高い阻止率、すなわちアルブミン阻止率９３％、
好ましくは９５％以上、及び透水性と低分子量タンパク
の透過性のバランスに優れた、すなわちβｒ−ＭＧ透過
係数／透水性の比が０．０５〜０．２の血液透析用ＥＶ
Ａ系中空糸膜を連続して製造する方法を堤供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記目的を達成すべくｙｌ意検討し、本
発明に至った。すなわち本発明は、重合度８００以上、
ケン化度９５モル％以上及びエチレン含量１０〜６０モ
ル％のＥＶＡ系共重合体を溶媒に溶解し、円環状ノズル
より凝固浴中に押し出し凝固させる中空糸膜の製造方法
において、凝固浴温度をＣＴ℃、飽和含水ＥＶＡ系共重
合体のガラス転移点を７ｇ＋℃、ノズルドラフトをＮＤ
、湿潤状態での湿熱処理温度をＹ　Ｔ　℃、温熱処理時
間を１．分、飽和含水ＥＶＡ系共重合体の融点を１１１
１℃、水混和揮発性有機溶媒による置換工程の最終段に
おける有機溶媒の温度をＳＴ℃、乾燥ＥＶＡ系共重合体
のガラス転移点をＴ　ｇ　＊　℃１水混和揮発性有機溶
媒の乾燥工程における乾燥塩度をＤＴ℃及び乾熱処理温
度をＨＴ”Ｃとするとき、 Ｔｇ、＋８＞ＣＴ＞Ｔｇｌ−３０（１）３．０≧ＨＤ≧
１．０　　　　　　　　　　　　　　　（ＩＩ）Ｔｇ、
＋２０＜ＷＴ＜Ｔｍ、−２（Ｉｎ）３．０＜ＱＯｇｅ（
ＷＴＸｔ＋：＋　＜８．０　　　　　　　　　　　　　
　　（ＩＶ）０≦ＳＴ≦Ｔｇｔかつ有機溶媒の含水率が
２％以下　　　　（Ｖ）ＤＴ≦Ｔｇ、かつ水蒸気圧が２
０＋ａｓ）１ｇ以下　　　　　　　　（Ｖｌ）Ｔｇｆ−
４０≦ｌ（Ｔ≦Ｔｇｔ＋２０かつ水蒸気圧が６０＋ｎ＋
ｎＨｇ以下　　（ＶＩＩ）が満足されることを特徴とす
るＥＶＡ系共重合体中空糸膜の製造方法である。

本発明において用いられるＥＶＡ系共重合体はランダム
、ブロック、グラフトいずれの共重合体でもよいが、重
合度が８００未満のものでは製膜時の機穢的強度が不十
分となるため８００以上が必要である。さらに好ましく
は１０００以上のものを用いるのが望ましい。エチレン
含有量が１０モル％以下のものでは湿潤時の機械的性質
が不十分となり、また溶出物の増大があり、また６０モ
ル％以上では透過性が低下するので、１０〜６０モル％
、なかでも２０〜４５モル％のものが好ましく使用され
る。ＥＶＡ系共重合体のケン化度としては、湿潤時の機
械的強度の点から９５モル％以上が必要であり、通常は
ケン化度９９モル％以上の実質的に完全ケン化のものが
用いられる。本発明に使用されるＥＶＡ系共重合体には
例えば、メタクリル酸、ビニルクロライド、メチルメタ
クリレート、アクリロニトリル、ビニルピロリドンなど
の共重合可能な重合性単量体が１５モル％以下の範囲で
共重合されてぃてらよくまた、１１５糸前らしくは紡糸
後においてＥＶＡ系共重合体を硼素化合物等の無機架橋
剤あるいはノイソンアナート、ノアルデヒドなどの有機
架橋剤などにより処理することにより、架橋が導入され
たものあるいはビニルアルコール単位の官能性水酸基が
３０モル％以内の範囲で、ホルムアルデヒ］１、アセト
アルデヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等の
アルデヒドでアセタール化さ（１ているものら含まれる
。多価アルデヒド化合物により架橋処理を行うと膜の耐
鴇性と強度が大きく改善されるので、好ましい。

■ｃＶＡＥＶＡ系共重合体するｌ＠媒としては、メタノ
ール、ニジメールなどの１価アルコール、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、グリセリン１λどの多
（晶アルコ！ル、フェノール、メタ７１ノゾール、Ｎ−
メチルピロリドン、ギ酸およびこれらの含水物などが知
られているが、本発明が１］的とする望ましい分子分画
性と、透水性及び溶質通過性をバランスよく備えた血液
透析膜を得るためにはジメチルスルホキシド、ツメチル
アセトアミド、ピロリドン、！ｑ−メチルピロリドンま
たはこれらの混合物を溶媒として用いるのが好ましい。

なかでもＥ　Ｖ　Ａ系共重合体に対し高い溶解性を示す
ジメチルスルホキシドが好ましい、ＥＶＡ系共重合体を
前述の溶媒とくにジメチルスルホキッドに溶解する際に
水またはメタノール、イソプロパツールまたはジメチル
ホルムアミドなどの他の溶媒または溶媒と混和性のよい
他の液体および無機塩を沈澱温度（ＥＶＡ系共重合体を
溶媒に完全に溶解させた後、除々に冷却し該共重合体が
沈澱をはじめろ温度）８０℃以下の範囲において含んで
いてもよい。

Ｅ　Ｖ　Ａ系共重合体を前述の溶媒に溶解するにあたり
、その濃度は任意に選択できるが、好ましくは３〜３０
重１％さら１こム子ましくは５〜２Ｏｉｉ虫％の壓厄囲
で実施するのが望ましい。また、ポリマー溶液の温度は
０℃〜１２０℃好ましくは５〜８０℃がよい。

これより高１・昌では重合体が変質するおそれがあり、
これより低温では原液粘度か高くなりすぎて、紡糸が難
かしくなる傾向かある。

本発明方法においで中空糸膜を製造するには、二重円環
ノズルを用いて中心部より空気、窒素等の気体又はｎ−
ヘキサン等のポリマー溶液に対し非凝固性の液体を吐出
しながら、ポリマー溶液を水を一成分とする凝固浴中に
押し出し凝固させる。

用いる二重円環ノズルの原液吐出部分の開孔面積は２．
ＩＸ　１Ｇ−”ｃｍ”／ネーを以下であることが好まし
く、これ以上では中空成形が難かしくなり中空糸の均一
性が失なわれろ傾向がある。

凝固浴に用いる凝固剤としては水性媒体が用いらイする
。、！ｌ＋１しくけ、水とツメチルスルホキシド、ツメ
チルアセトアミド、ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン
、アルコール等の水に可溶性の有機溶剤との屋台溶媒、
さらには、水に可溶性のＮａＣｌ、ＮａｚＳｏ４、Ｎａ
Ｏ！！、等の無機塩等を含有する水等かあデられる。さ
らに好ましくはジメチルスルホキシドと水のｌ見合溶媒
を凝固剤に用いるのがよい。

本発明の製造方法としては、溶媒に溶解ｊ７たＥＶＡ系
共重合体の溶液を円環状ノズルより直接凝固浴中に押し
出し凝固ざ仕る湿式法、またはＥＶＡ系共重合体の溶液
を円環状ノズルから押し出１２、気体雰囲気中を通過さ
せて４疑固浴中で凝固させる乾湿方法が用いられるが、
湿式法の方が本発明の目的とする膜を製造しやすく、好
ましい。

凝固浴の温度（ＣＴ℃）は、飽和含水状態におけるエチ
レンビニルアルコール系共重合体のガラス転移点（Ｔｇ
、℃）に対し、 Ｔｇ＋＋　３＞　ＣＴ＞　Ｔｇ＋　　３０好ましくは　
Ｔｇ＋↓ｓ＞　ＣＴ＞　Ｔｇ＋　　１０を満たすことが
重要である。

該条件でポリマー溶液を凝固せしめると血液透析として
必要な緩慢な凝固が行なわれ、均質微細孔構造か形成さ
れる。上述した先願方法においては凝固温度は、原液の
ポリマー濃度により規定されろことか示されているが、
本発明者らは、拡散透過性が高く、かつＢｑ−Ｍｃに代
表される低分子量タンパク質領域までの高い透過性を有
し、アルブミン領域においては高い阻止率を示し、しか
も透水性と低分子量タンパクの透過性とのバランスに優
れたＥＶＡ系共重合体中空糸膜を得るための凝固温度は
、ＥＶＡ系共重合体固有の熱物理定数であるガラス転移
点により規定される上記の範囲内にあることを見い出し
た。

ノズルドラフト（ＮＤ）は、３．０≧ＮＤ≧１．０１好
ましくは２．０≧ＮＤ≧１．０の範囲にあることが重要
である。ＮＤが３．０より大きいとドラフトと中空形成
媒体の吐出線速度とのバランスが崩れ均一な中空糸膜の
成形が困難となる。また、たとえ均一な中空糸成彩が可
能であった場合でも、本発明の目的とする高い分画性と
、透水性と溶出透過性とがバランスした性能を有する嘆
は得られない。

またＮ　Ｄ、ｈ＜　１．０より小さいと紡糸が困難にな
る。

凝固は一段又は多段で行うことができるが、少なくとも
凝固浴の第一槽が上述の条件を満足する必要がある。凝
固の後、さらに必要とあらば３０％以内の延伸を行うこ
とができる。

凝固完了後、延伸を行う場合延伸後、湿熱処理を行うが
、本発明において該湿熱処理温度ＩＴ（℃）は、飽和含
水状態におけるＥＶＡ系共重合体の融点（Ｔｍ、℃）及
びガラス転移点（Ｔｇ、℃）に対しＴｇ＋＋２０＜買Ｔ
＜Ｔｉｔ　　２ 好ましくは　Ｔｇ＋　＋　３０＜　ＷＴ＜　ＴＩｌ＋＋
　−４を満たすことが重要であり、また−湿熱処理時間
（１，分）は貰Ｔとの間に、 ３．０＜　Ｑｏｇｅ　（ｖｔＸ　ｔ＋）　＜　８．０好
ましくは　３．５＜　Ｑｏｇｅ　（ｗｌＸ　ｔ＋）　＜
　７．０の関係を満たすことが重要である。

湿熱処理が不十分な場合、後工程における工程通過性が
損なわれたり、乾燥後の寸法及び性能の保存安定性が低
下する。また、湿熱処理が過剰であった場合、膜構造に
変化が生じ本発明の目的とする十分な性能が得られない
。湿熱処理は、通常、水洗を兼ねてＹ’ｒ（”Ｃ）に保
たれた水中に中空糸膜を通過させるという方法により行
われるが、湿熱処理と水洗は必ずしも同時に行なわれる
必要はなく、例えば、ＷＴ℃の飽和水蒸気雰囲気に中空
糸膜を通過させ、湿熱処理を行った後、必要な水洗を行
うといったことも可能であるし、逆に、水洗後湿熱処理
を行うことら可能である。しかしながら、連続工程にお
いては、工程簡略化という点から、湿熱処理と水洗は同
時に行うことが好ましい。

湿潤状態の膜は水混和揮発性有機溶媒に浸漬し、膜の表
面あるいは内部に有する水を置換後、常圧ないし減圧に
て乾燥させる。この場合の有機溶媒としては炭素数１〜
５の低級脂肪族アルコールまたはケトンが好ましく、例
えばメタノール、エタノール、アミルアルコール、アセ
トン、メチルエチルケトン、ジエチルケトンなどが用い
られる。

なかでもアセトンがとくに好ましい。置換は一段もしく
は多段で行うことができるが、少なくとも！後工程の最
終段において該有機溶媒の温度（ＳＴ℃）及び含水率が
下ｉ己の条件を満たす必要がある。

０≦ＳＴ≦Ｔｇ。

含水率２％以下 Ｔｇｙは乾燥ＥＶＡ系共重合体のガラス転移点である。

乾燥は、常圧ないし減圧下で行なわれるが、その温度（
ＤＴ”Ｃ）及び水蒸気圧は、ＤＴ≦Ｔｇｙ 水蒸気圧≦２０ｍｍＨｇ である必要がある。水蒸気圧はさらに好ましくは１０ｍ
＋ａ）１ｇ以下である。このような条件下で溶媒置換お
よび乾燥を行うことにより、湿潤時の性能を維持したま
ま乾燥を行うことができる。先願方法においては、乾燥
温度Ｔ　ｇ　＊　℃以下で乾燥を行う方法が述べられて
いるが、本発明者らはさらに検討を進めた結果、連続工
程において湿潤時の性能を維持しつつ短時間に乾燥を行
うためには、溶媒置換温度、水分率、乾燥条件における
水蒸気圧においても上記の適性範囲内で行う必要のある
ことを見い出した。上記の条件を外れた場合乾燥と同時
に膜構造の変化が生じ性能の低下を伴う。

乾燥された中空糸膜は、主に寸法および性能の保存安定
性の向上を目的として、乾熱処理を行う。

乾熱処理温度（，１（Ｔ”Ｃ）は、ＥＶＡ系共重合体の
ガラス転移点（Ｔｇ＊”Ｃ）に対し、Ｔｇｔ＋２Ｑ℃以
上では定長処理時において中空糸膜が偏平化する恐れが
ある。また、膜構造にも変化が生じ性能が低下する。乾
熱処理温度がＴｇ−４０℃以下では十分な熱固定ができ
ず、経時的に収縮が進行し、モジュール化工程、モジュ
ール化後の収率の低下をまねく。

従って、本発明において、乾熱処理温度は（ＨＴ’ｃ　
）は、 Ｔｇ、−４０≦１１丁≦Ｔｇｚ　＋　２０　　　　　（
℃）の１ｌｉｌ囲にあることが重要であるが、好ましく
は、Ｔｇｔ−２０≦ＨＴ≦Ｔｇｔ の範囲にあるのが望ましい。乾熱処理雰囲気下の水蒸気
圧は６０＋ａａ＋ｉ１ｇである必要があり、これ以上で
はＥＶＡ系共重合体への水分子の吸着が起こり、乾賦処
理後室温雰囲気下へ放出した際に、この水分子の脱離に
伴って膜構造に変化が生じ性能が低下する。乾熱処理温
度は連続工程を対象としているため２０分以内で行なう
のが望ましく、通常５〜ＩＯ分程度行われる。

乾鳩処理後、ＥＶＡ系共重合体中空糸膜は、ボビン、枠
まｊ：は認等に巻き取るか、一定長に切断後一定本数を
束ねて中空糸束を成彩する。

かくして得られた中空糸膜は乾燥状態における寸法安定
性に優れ、ボビン、枠、または認等に巻いたまま保存が
可能であるし、中空糸束の状態においても経時変化は起
こらないため、保存に有利である。また、乾燥させてい
るため輸送等にも便利である。乾燥中空糸膜は使用前に
水又は生理食塩水で再ｆｉ潤させることにより乾燥前の
性能を再現することができる。

本発明の方法により得られる中空糸膜は乾燥状態におい
て平均内径１００〜３００ｕｍであるが、血液透叶性の
点から膜厚３０μｍ以下のものが好ましい。

実施例１〜３、比較例１〜５ エチレン含有３３モル％、ケン化１１ｍ　９９．９モル
％、乾燥時のガラス転移点（Ｔｇｔ）がＧ８°Ｃ，＊和
含水時のガラス転移点（Ｔｇ、）が−５℃、飽和含水時
の融点（Ｔａ、）が７３℃のＥＶＡ系共重合体をツメチ
ルスルホキッドを溶媒として１７重１％濃度に溶解し、
凝固液としてツメチルスルホキシド３０重Ｍ％水溶液を
、内部注入剤と１７て窒素を用いて、第１表に示す各条
件にて乾燥中空糸膜を製造した（実施例１〜３）。

また、本発明の必須条件である（１）〜（■）のいずれ
かを満足しない条件で同様にして中空糸膜を製造した（
比較例１〜５）。これらの中空糸を中空糸束とし、有効
面積１ｍ’のモジュールに組み立て、生血（ヘマトクリ
ット３０％総タンパク濃度６．０ｇ／ｄＱ）を用いて尿
素総括物質移動係数（ｃｌＩｌ／ｍ＋ｎ）、アルブミン
阻止率、ｈ−’ｔＡＧ透過率を測定した。結果を第２表
に示したが、実施例１〜３においては良好な性能が得ら
れたが、比較例１〜５においては満足な結果が得られな
かった。

以下余白 （発明の効果コ 本発明の上り、溶質の拡散透過性が高く、かつ低分子量
タンパク質領域までの高、い−透過性、アルブミン領域
における高い阻止率、及び透水性と低分子量タンパクの
透過性とのバランスに優れたＥＶＡ膜を提供することが
できる。このような膜は選択透過性膜、とくに人工育臓
用面液透析膜として有用であり、本発明の意義は大きい
。

特許出願人　株式会社　り　ラ　し

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重合度８００以上、ケン化度９５モル％以上及びエチレ
   ン含量１０〜６０モル％のエチレンビニルアルコール系
   共重合体を溶媒に溶解し、円環状ノズルより凝固浴中に
   押し出し凝固させる中空糸膜の製造方法において、凝固
   浴温度をＣＴ℃、飽和含水エチレンビニルアルコール系
   共重合体のガラス転移点をＴｇ＿１℃、ノズルドラフト
   をＮＤ、湿潤状態での湿熱処理温度をＷＴ℃、湿熱処理
   時間をｔ＿１分、飽和含水エチレンビニルアルコール系
   共重合体の融点をＴｍ＿１℃、水混和揮発性有機溶媒に
   よる置換工程の最終段における有機溶媒の温度をＳＴ℃
   、乾燥エチレンビニルアルコール系共重合体のガラス転
   移点をＴｇ＿２℃、水混和揮発性有機溶媒の乾燥工程に
   おける乾燥温度をＤＴ℃及び乾熱処理温度をＨＴ℃とす
   るとき、 Ｔｇ＿１＋８＞ＣＴ＞Ｔｇ＿１−３０（ I ）３．０≧
   ＮＤ≧１．０（II） Ｔｇ＿１＋２０＜ＷＴ＜Ｔｍ＿１−２（III）３．０＜
   ｌｏｇｅ（ＷＴ×ｔ＿１）＜８．０（IV）０≦ＳＴ≦Ｔ
   ｇ＿２かつ有機溶媒の含水率が２％以下（Ｖ）ＤＴ≦Ｔ
   ｇ＿２かつ水蒸気圧が２０ｍｍＨｇ以下（VI）Ｔｇ＿２
   −４０≦ＨＴ≦Ｔｇ＿２＋２０かつ水蒸気圧が６０ｍｍ
   Ｈｇ以下（VII）が満足されることを特徴とするエチレ
   ンビニルアルコール系共重合体中空糸膜の製造方法。