JPH0314922B2 - - Google Patents

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JPH0314922B2
JPH0314922B2 JP61181176A JP18117686A JPH0314922B2 JP H0314922 B2 JPH0314922 B2 JP H0314922B2 JP 61181176 A JP61181176 A JP 61181176A JP 18117686 A JP18117686 A JP 18117686A JP H0314922 B2 JPH0314922 B2 JP H0314922B2
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JP
Japan
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hollow fiber
fiber membrane
microfibrils
rod
group
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JP61181176A
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English (en)
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JPS6335818A (ja
Inventor
Eiichi Kamei
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6335818A publication Critical patent/JPS6335818A/ja
Publication of JPH0314922B2 publication Critical patent/JPH0314922B2/ja
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  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、周壁に多数の微小空孔を有する、選
択分離機能を備えた微多孔性中空糸膜(中空繊
維)に関し、特に、血液処理用膜(血漿分離用
膜)として利用され、優れた効果を発揮するもの
である。
〔従来の技術〕
ポリプロピレンやポリエチレンのような結晶性
ポリオレフインのフイルムを延伸して、フイルム
の内部に空孔を生成させ、多孔質のフイルムを製
造する方法は米国特許第3558764号明細書に示さ
れており、この方法によればフイルム内部に互い
につながつた平均孔径1000〜2000Åの空孔を有す
るものが得られている。
更に特公昭56−52123号公報には多孔質ポリプ
ロピレン中空糸及びその製造方法が提案されてお
り、この公報には、ポリプロピレンよりなる中空
糸膜(中空繊維)であつてその周壁部の厚さが
40μ未満であり且つ該周壁部に互いにつながつた
多数の微孔空孔が存在するとともに該微小空孔の
半径の分布曲線が200〜1200Åの範囲内に少なく
とも1つの極大点を有することを特徴とするもの
が記載され、この場合ガスの透過性に特徴を有す
る中空糸膜をうることが可能となつたと記載され
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来公知の中空糸膜(中空繊維)は、その周壁
部の空孔が極めて不均質であり、空孔形の分布が
大きく選択的分離性能面としてみると大きい欠点
を有している。すなわち、優れた選択性分離能を
示すためには空孔の大きさの均一性が重要である
ことは論をまたない。
ポリプロピレンのようなポリオレフインを延伸
フイブリル化して多孔性とした場合、従来の方法
では、形状及び大きさが不均一で比較的太い曲が
りくねつた網目を形成する部分と、この網目間に
中空糸膜の長さ方向にほぼ平行して走る、比較的
細いフイブリル(以後、微小フイブリルという)
とによつて孔が形成されている。
公知の方法によつて得られる空孔の形状や大き
さは、全く均一性に欠け、上述の比較的太い網目
状部分は閉鎖回路を形成し、換言すれば、この比
較的太い網目を形成する部分は、中空糸膜の長さ
方向に対して、あらゆる方向に向かつて走つてお
り、前記微小フイブリルの長さと略同じ次元の大
きさで大小さまざまな連続した閉鎖回路すなわち
網目を形成している。
従つて、前記微小フイブリルの長さも、場所に
よつて様々であり、換言すれば孔の大きさは分布
の広いものとなる。このような、孔の大きさの分
布が広いものは、別の言葉で表現すれば選択分離
能において分割性に劣ることとなる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者は多孔質ポリオレフイン中空糸膜の孔
形を一定にする方法について鋭意検討と続けた結
果、延伸フイブリル化条件を特定の条件に設定す
ることによつて極めて特異なフイブリル状態の微
多孔性中空糸膜を形成させることに成功した。
従来の技術によれば、例えば前記米国特許では
多孔質ポリプロピレンフイルムを得るために、未
延伸フイルムを融点以上10〜40℃の範囲で溶融押
し出しし、これを巻き取り比(すなわちドラフ
ト)20〜180の範囲内で巻き取ることによつて得
られている。又特公昭56−52123号公報では紡糸
温度210〜250℃で押し出し、ドラフト180〜600で
多孔性中空糸膜を得ている。
本発明者は、一見常識外とも思われる初期の延
伸条件を−60℃以下、好ましくは−150℃以下、
更に好ましくは−180℃以下で種々の延伸条件で
中空糸膜の延伸を試みたところ、驚くべきことに
極めて均質な微多孔性中空糸膜が得られることを
知見した。
本発明は上記知見に基づきなされたものであつ
て、本発明の要旨とするところは、ポリオレフイ
ンの微多孔性中空糸膜であつて、その周壁部は、
該中空糸膜の長さ方向に対し、略直角に走る長尺
状で且つ比較的太いロツド群と、その各ロツド間
に該中空糸膜の長さ方向に走り且つ各ロツド間に
つながる微小フイブリル群とによつて構成され、
これらのロツド群及び微小フイブリル群によつて
短冊状の微小孔群を形成してなり、且つ、前記各
ロツドは、前記微小フイブリルの平均長(の3
倍以上にわたつて、閉鎖回路を形成しておらず、
該閉鎖回路内における前記各微小フイブリルの大
多数は、それぞれ独立して配されている微多孔性
中空糸膜にある。
本発明の特徴のひとつは、前記ロツド群が中空
糸膜の長さ方向に略直角に走り、各ロツド群の間
に形成される微小フイブリルの平均長()の3
倍以上に亘つて前記ロツドは閉鎖回路を形成せず
(第1図、第2図及び第3図参照)、好ましくは前
記微小フイブリルの平均長()の5倍以上、更
に好ましくは10倍以上に亘つて閉鎖回路を形成し
ないことを特徴としている。ここで微小フイブリ
ルの平均長()は任意の前記ロツド上の任意の
1点をとり、その周辺の任意の微小フイブリル20
本の長さの平均で表すものとする。
従来公知の方法で得た多孔質ポリオレフイン中
空糸膜の構造は、例えば特開昭60−150757号公報
の方法では、比較的太いロツド状の部分は恰もセ
ル状(細胞様)に大小様々な閉鎖回路を枠状に形
成し、この間に微小フイブリルがつながつて多孔
を形成している。
本発明者は種々の成形条件を綿密に検討してこ
の比較的太いロツド状の部分を中空糸膜の長さ方
向に対して、略直角方向のみに形成させ、換言す
ればこの比較的太いロツド状のものが、中空糸膜
の長さ方向に形成することのない特殊な中空糸膜
を開発したものである。
このように形成させることによつて同一面積当
たりの孔数を20〜30%増大させ得る上、強度が保
たれ、空隙率の大幅向上を可能にすることができ
るが、従来の方法では前記閉鎖回路を形成する枠
の大きさが様々であり、従つて、その間に走る微
小フイブリルの長さもそれに対応して様々であ
り、換言すれば短冊状に形成される孔の大きさが
極めて分布の広いものとなる。
本発明は従来のこれまでの欠点を解決したもの
であり、本発明の中空糸膜を、例えば血漿分離に
用いると、理由は明解に解明されていないが事実
として全く溶血が生じず、しかも長期に亘つて
過性能が変化しないという特徴を有することがわ
かつた。
本発明において、前記ロツド上の任意の1点を
起点として微小フイブリルの平均長()(前記
起点を中心に周辺の任意の微小フイブリル20本の
平均長で表す)の3倍以上に亘つて前記ロツドは
閉鎖回路を形成しないものである。これは換言す
れば上記の範囲に亘つて微小フイブリルの長さは
略一定であることを意味する。
又、本発明ではロツドの太さ(Δd)が0.1μ〜
40μの間にあるのが好ましく、且つロツドの太さ
(Δd)と微小フイブリルの太さ(Δl)(第2図参
照)との間に 3Δl≦Δd≦400Δl なる関係が成立するのが望ましい。Δdが3Δlより
小さいと強度が不足し、400Δlより大きくなると
空隙率が低下し、選択分離能が低下して好ましく
ない。
尚、本発明でいう「ロツド」は、中空糸膜の外
壁面において呈される形態(第1図及び第2図参
照)を意味しており、特に「棒状」を意味するも
のではなく、中空糸膜の横断面においては、第3
図(第3図は、中空糸膜の一部をその切断面と共
に示す電子顕微鏡写真で、詳しくは、同図に示さ
れる中空糸膜の上方部は中空糸膜の横断面を示
し、同図に示される中空糸膜の下半部の左方部は
中空糸膜の縦断面を示し、同図に示される中空糸
膜の下半部の右方部は中空糸膜の内壁面を示す)
に示される中空糸膜の上方部に示される如き形態
をしている。従つて、本発明でいう「ロツドの太
さ」も中空糸の外壁面において呈される「太さ」
(厚み)を意味する。前記「ロツド」は、第3図
から明らかなように、中空糸膜の内壁面及び縦断
面においても外壁面におけると同様な形態を呈す
る。
本発明の中空糸膜は、血漿分離膜として用いる
ときはフイブリルの平均長()とフイブリル間
の平均間隔()との比d/l比が2〜60の間に
あり、lが0.02μ〜10μの間にあるのがよい。lが
0.02μより小さいと血漿の過速度がおそく、10μ
をこえると、赤血球が血漿とともに過されてし
まう。これらの数値に合致させるためには延伸倍
率と延伸温度等の条件を適度に変更すれば良く、
その調製は容易である。
前記のロツド群と前記の微小フイブリル群とに
よつて形成される短冊状の孔の好ましい大きさは
被処理流体の種類や用途によつて異なるが、本発
明の微多孔性中空糸膜における短冊状の孔の大き
さは上記の孔の大きさの範囲を包含するものであ
る。又微小フイブリル(微網フイブリル)の密度
は、本発明の中空糸膜周壁の外面又は内面におい
てロツド上の任意の一点を起点としてロツド上に
フイブリルの平均長()の巾をとるとそのロツ
ド上のdの範囲内の微小フイブリルは3本以上30
本以内で存在する。この範囲内にフイブリルの数
を設定すると、理由は定かではないが、長時間に
亘つて過能が低下しない。又この範囲の中空糸
膜を血漿分離に利用すると、興味あることに全く
溶血現象をおこさないことがわかつた。理由は定
かではないが均質な孔形を形成させることによつ
て、血球の阻止挙動には無理がなく、このためそ
の損傷もなくなるのであろう。
第3図に示すように、本発明の微多孔性中空糸
膜の周壁を構成する壁部は略平行状に走るロツド
間に見事な微小フイブリルが走つている。即ち、
第3図ではロツドは微小フイブリルの平均長
()に対して50d以上にわたつて閉鎖回路を形
成しておらず、微小フイブリルの大多数は、それ
ぞれ独立して配されている。これは空隙率が飛躍
的に向上していることを示し、換言すれば同一膜
面積の性能が飛躍的に向上することを示してい
る。
本発明の微多孔性中空糸膜を製造するに当たつ
て用いられるポリオレフインとしては、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ−4−メチルペンテ
ン1のような結晶性ポリオレフインが用いられ、
殊にポリエチレン、ポリプロピレンが好適に用い
られる。
〔作用〕
本発明は、上述の如き特殊な構造をポリオレフ
イン中空糸膜に形成させることにより、過性能
が向上し、且つ膜面積当たりの性能が向上する
上、血液過に用いたときに通常認められる溶血
現象を生じさせず、血液の損傷を少なくすること
が出来、新しい生体適合性の優れた微多孔性中空
糸膜の提供を可能としたものである。
本発明の微多孔性中空糸膜の形態をまとめて整
理すると下記の通りである。
1 ポリオレフインの微多孔性中空糸膜であつ
て、その周壁部は、該中空糸膜の長さ方向に対
し、略直角に走る比較的太いロツド群と、その
各ロツド間に該中空糸膜の長さ方向に走り且つ
各ロツド間につながる微小フイブリル群とによ
つて構成され、これらのロツド群及び微小フイ
ブリル群によつて短冊状の微小孔群を形成して
なる、中空糸膜であり、 2 前記各ロツドは、前記ロツド群の間につなが
つて形成される微小フイブリルの平均長()
の3倍以上にわたつて閉鎖回路を形成しておら
ず、該閉鎖回路内における前記各微小フイブリ
ルの大多数は、それぞれ独立して配されている
ことを特徴とする中空糸膜であり、 3 好ましくは前記ロツドの太さ(Δd)が0.1μ
〜40μの間にあり、前記ロツドの太さ(Δd)と
微小フイブリルの太さ(Δl)との間に 3Δl≦Δd≦400Δl なる関係を有することを特徴とする中空糸膜で
あり、 4 好ましくは微小フイブリルの平均長()と
微小フイブリル平均間隔()との比が2〜60
の間にり()が0.02μ〜10μの間にあることを
特徴とする中空糸膜である。
5 本中空糸膜は、血漿分離に用いたとき、溶血
現象が全くおこらないという特徴をもつてい
る。
〔実施例〕
実施例 1 ポリプロピレン(商品名:UBE−PP−J105G
宇部興産(株)製、MFI=5g/10分)を直径30mm
の円形スリツトノズルを用いて、常法によつて溶
融、紡糸し、巻取速度116m/分で中空糸膜を紡
糸した。
この中空糸膜を、160℃で5分間、熱処理した
後、−196℃の低温浴(液体窒素)中に導き、15%
延伸し、これをひきつづいて温度150℃で45秒間
処理して熱固定を行い、更に1350℃の加熱媒体中
で300%の延伸を行いフイブリル化を行つた後、
同じ温度で80%収縮(300%延伸する前のものを
基準として)させて緩和熱処理を行つた。
得られた中空糸膜の外壁面の電子顕微鏡写真を
第1図に示した。
実施例 2 実施例1と同じポリプロピレンを用いたが巻取
速度を230m/分として中空糸膜を紡糸した。
この中空糸膜を135℃で10分熱処理を行い、ひ
きつづき液体窒素中(−196℃)で18%延伸し更
に136℃で定長熱処理を行つた。
この中空糸膜を135℃で320%延伸し、フイブリ
ル化を行つた後、同じ温度で110%収縮(320%延
伸する前のものを基準として)させて緩和処理を
行つた。
得られた中空糸膜の外壁面の電子顕微鏡写真を
第3図に示した。この短冊状のフイブリル面は内
壁面より外壁面に貫通した透孔を形成しているこ
とが判る。
実施例 3 実施例1及び2で得られたポリプロピレン微多
孔性中空糸膜を用いて、膜面積0.3m2の中空糸膜
モジユールをつくり、成犬(体重9Kg)を用い
Qβ(血液循環量)=50ml/minで動脈圧下に血漿
分離し行つた。全蛋白質とアルブミンのふるい率
(Sieving Coefficient:SC=Cp/Cβi×100(%)
但しCpは血漿側濃度、Cβiは血液入口側濃度)は
ともにほぼ1.00であり、極めて満足すべき過性
能を示し、この値は90分にわたつて変化しなかつ
た。
尚、興味深いことに溶血はほとんど認められな
かつた。
〔発明の効果〕
本発明の微多孔性中空糸膜を用いることによつ
て、面積効率が高く、優れた過性能をもつ新し
い中空糸膜モジユールの提供を可能にし、特にメ
デイカル用途のような血液充填量を少なくするこ
とが常に要求される分野、例えば血漿分離用とし
て優れた過特性を発揮し、しかも溶血が極めて
少ない中空糸膜モジユールが可能となり、血漿分
離、殊にドナーフエレーシス用として適用される
優れた中空糸膜を提供することが可能となつた。
【図面の簡単な説明】
図面は何れも本発明の実施例の繊維の形状を示
す電子顕微鏡写真で、第1図は、微多孔性中空糸
膜の外壁面の一部の繊維の形状を示す電子顕微鏡
写真、第2図は、微多孔性中空糸膜の外壁面の一
部の繊維の形状を更に拡大して示す電子顕微鏡写
真、第3図は、微多孔性中空糸膜の一部の繊維の
形状をその切断面と共に示す電子顕微鏡写真であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ポリオレフインの微多孔性中空糸膜であつ
    て、その周壁部は、該中空糸膜の長さ方向に対
    し、略直角に走る長尺状で且つ比較的太いロツド
    群と、その各ロツド間に該中空糸膜の長さ方向に
    走り且つ各ロツド間につながる微小フイブリル群
    とによつて構成され、これらのロツド群及び微小
    フイブリル群によつて短冊状の微小孔群を形成し
    てなり、且つ、前記各ロツドは、前記微小フイブ
    ルの平均長()の3倍以上にわたつて、閉鎖回
    路を形成しておらず、該閉鎖回路内における前記
    各微小フイブリルの大多数は、それぞれ独立して
    配されている微多孔性中空糸膜。
JP18117686A 1986-07-31 1986-07-31 微多孔性中空糸膜 Granted JPS6335818A (ja)

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