JPH0657300B2 - 中空糸束端部の固定法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数本の中空糸を束ねて筒状部材内に装填
し、遠心力を利用して該中空糸束の所定の端部を固定部
材により該筒状部材内に液密あるいは気密に固定する中
空糸組立て体（以下中空糸モジュールという）を形成す
るための中空糸束端部固定法に関する。

〔従来の技術〕

近年、中空糸を用いた流体分離能力を有する中空糸モジ
ュールは、医療や、液体や気体の瀘過、分離、交換等の
分野などで多く用いられるようになってきた。

そのような中空糸瀘過モジュールとしては、中空糸の両
端を、その開口状態を保ったまま各々樹脂等からなる固
定部材により固定した構造を有するもの、中空糸をＵ字
状に束ね、その開口端を開口状態に保ったまま固定部材
で固定したもの、あるいは中空糸の一端を封止し他端を
開口して固定部材で固定した構造を有するもの等が代表
的なものとして挙げられる。

中空糸端部を固定部材により固定する方法、なかでも多
数の中空糸を束ねて筒状部材内に装填し、中空糸束の端
部を筒状部材内の所定位置に固定部材によって固定する
方法としては、束ねられた各中空糸間及び中空糸と筒状
部材内壁間に形成されている空間に液状の固定部材形成
用の原料樹脂を注入し、所定の固定位置から原料樹脂が
流出するのを、固定すべき中空糸束の端部に遠心力を作
用させることによって防ぎながら樹脂固定する方法が従
来より知られている。

すなわち、この遠心式樹脂固定法は、具体的には、例え
ば水平若しくは垂直に回るローターまたはその腕に、中
空糸束が装填されている筒状部材を、樹脂固定する中空
糸束端部が位置している側の端部から液状原料樹脂が漏
れないように固定用治具を組付けた状態で取付け、更に
ローターの中心部に設けられ、各筒状部材端部と樹脂供
給用のパイプで連通した樹脂容器に液状原料樹脂を充填
し、この状態でローターを回転させ、この回転にともな
った遠心力の作用によって、樹脂容器から液状原料樹脂
を固定すべき中空糸端部における各中空糸間及び中空糸
と筒状部材内壁間に移動させ、かつそこに樹脂を、該樹
脂が硬化して固定部材として形成されるまで保持し、中
空糸束端部を筒状部材内の所定位置に固定部材により液
密または気密に固定する方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した遠心式樹脂固定法は、次のよう
な問題点を有している。

すなわち、筒状部材をローターに積み重ねて取付けて、
あるいはローターの回転軸を中心に放射状に筒状部材を
配列してこの遠心式樹脂固定法を実施する場合には、ロ
ーターの中心部に設けた１つの樹脂容器から、ローター
の回転によって得られる遠心力の作用で複数の筒状部材
の各々に一定量ずつ樹脂供給用のパイプを通して液状原
料樹脂を供給することが、各供給パイプの長さのバラツ
キや、筒状部材等の取付け位置の誤差などによって生じ
る原料樹脂に作用する遠心力のバラツキにより非常に困
難である。

しかも、固定部材の原料樹脂として、時間の経過ととも
に固化する液状タイプのものを用いた場合には、樹脂供
給用のパイプ内に樹脂が固化して残留するので、特に該
パイプ内から固化した樹脂を除去する煩雑な作業が必要
とされる。

また、該パイプにはある程度の長さが必要とされるため
に、該パイプ内に固化して残留し、廃棄される樹脂の量
が多く、更に樹脂供給用のパイプを使い捨てにしなけれ
ばならない場合もあり、これが製品のコストアップの一
因となっている。

一方、筒状部材を水平方向に回転させて遠心式樹脂固定
法を実施する場合、固定される中空糸束端部が位置する
筒状部材内に充填された液状樹脂の回転中心軸側の端面
が、重力と遠心力との関係から下記式； tan θ＝Ｗ／Ｒ ……（Ｉ） Ｗ：重量のベクトル(kg) Ｒ：遠心力のベクトル(kg) に示すθ度だけ傾斜して固化し、その状態で固定部材が
形成されてしまい、固定部材による良好な中空糸の固定
状態が得られないという欠点もある。

このような固定部材の回転中心軸側の端面の傾斜（θ）
をできるかぎり小さくするには、ローターの回転数を増
して遠心力を大きくすれば良いが、そのためには機械の
強度を更に上げなければならず、また遠心力をかけすぎ
るとケース内に装填された中空糸内部に原料樹脂が侵入
し易くなり、使用できる原料樹脂が限られたものとな
る。

本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたものであ
り、簡易な構成の遠心機を用いても作業性良く実施で
き、無駄となる原料樹脂の量が最小限に抑えられて歩留
りがよく、安価に、しかも精度良く中空糸束端部を筒状
部材内に固定することが可能な方法を提供することをそ
の目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は以下の本発明によって達成することができ
る。

すなわち本発明の中空糸束端部の固定法は、筒状のケー
ス内部に装填された中空糸束の端部を該ケース内に固定
部材により液密または気密に固定する方法において、ロ
ーターに吊持され、該ローターの回転にともなう遠心力
に応じて傾き角度が自在に変化するバケット内に、前記
ケースの取付け部と、該取付け部と樹脂供給孔を介して
連通し樹脂溜め部とを有する固定用治具を収納し、該固
定用治具のケース取付け部に中空糸束が装填されたケー
スを取付け、かつ前記樹脂溜め部内に前記固定部材形成
用の液状原料樹脂を充填した状態で、前記ローターを回
転させ、該ローターの回転で得られる遠心力により、前
記原料樹脂を前記樹脂溜め部から前記樹脂供給孔を通し
て樹脂固定される中空糸束端部に移動させて、これを該
部分における各中間糸間及び中空糸ケースと内壁との間
に充填し、更にこれを硬化させる工程を含むことを特徴
とする。

従来公知の特開昭５９−２６１０２号公報で提案されて
いる方法は、同公報第（２）頁右下欄第８行〜第９行に
モジュール１本につき樹脂収容ポットの数が２個である
旨の記載があるとおり両端固定（ポッティング）である
のに対して、本発明は片側固定である。

この特開昭５９−２６１０２号公報の固定方法はモジュ
ールを水平に固定し、遠心力により傾きが変わる樹脂収
容ポットを配管で接続して固定するのに対して、本発明
はケース取付け部と樹脂供給孔を介して連通した樹脂溜
め部が一体となった治具を用い、遠心力により傾きが変
わるバケットに治具とともに収納して固定する方法であ
る。

本発明では、配管が不要なので接続部が少なく、従って
配管費が不要であるとともに樹脂もれが少なく、結果と
して不良品の発生が少なく製造コストが低くなる。

特開昭５９−２６１０２号公報の方法は、遠心力によっ
て樹脂収容ポットの傾きが変わるので、配管が曲がった
り、外れたりし易く、また配管内に無駄な樹脂が残る等
のために結果として製造コストが高くなり勝ちである。

以下本発明の方法の一例を図面を参照しつつ詳細に説明
する。

第１図(a) 〜(e) は、本発明の方法の主要工程を示すた
めのものである。

本発明の方法においては、まず第１図(a) に示すように
固定すべき中空糸１多数を束ね、これをその内部に固定
する筒状のケース２内に中空糸固定側端部が若干ケース
外へ飛び出すように装填する。なお、中空糸内に固定部
材の原料樹脂が侵入しないように、中空糸束をケース２
内に装填する前または、装填した後に少なくとも固定さ
れる側の中空糸開口端を目つぶししておくことが好まし
い。

第１図(a) の例では、多数の中空糸１がＵ字状に束ねら
れて円筒状のケース２内に装填されているが、中空糸を
直線状に束ねたり、あるいは矩形の断面を有する筒状の
ケースを用いるなど、この時使用する中空糸及びケース
の種類、あるいは中空糸の束ね方等は、本発明の方法に
よって固定処理した後の完成品を各種使用目的に応じて
適宜選択すれば良い。

中空糸１の多数をケース２に装填したところで、ケース
２を第１図(b) に示すように固定用治具３のケース取付
け部４に、螺子止めや差込み等の手段によって取付け
る。

なお、中空糸のケース内への装填は、ケースを固定用治
具に取付けてから行なうことも可能である。

この固定用治具３は、第１図(c) に示す装置のバケット
11ａ、11ｂ内に着脱自在に収納されるものであり、上記
のようにケース２を取付けるケース取付け部４と、更に
該取付け部と小孔７（樹脂供給孔）を介して連通した樹
脂溜め部６とを有しており、必要に応じて更に樹脂溜め
部６には、その容積を可変できるように取替え可能な樹
脂容器５が組付けられている。なお、小孔７の表面は、
シリコン樹脂やフッ素樹脂のように付着性の小さい素材
でできているが、そのような素材でコーティングされて
いるのが好ましい。

固定用治具３におけるケース取付け部４と樹脂溜め部６
とは、第１図(c) に示すローター９のバケット11a 、11
b 内に収納して回転させた際に、第１図(b) に矢印で示
された方向の遠心力(R) を利用して、樹脂溜め部６に充
填されている液状原料樹脂12a を、ケース２内に装填さ
れている中空糸束端部1aに、第１図(d) に示すように小
孔７を介して充填できるような位置関係及び構造を有し
て設けられる。

なお、本発明における遠心処理時に樹脂溜め部６から取
付け部４に液状樹脂12a が供給されると、最終的には樹
脂溜め部６内の樹脂面と取付け部４内の樹脂面では同一
レベルで平衡状態となり、その状態で樹脂を硬化させる
と、この状態での樹脂面が固定部材端面［第１図(e) の
Ａ］として形成されることになる。従って、この時の樹
脂面の位置を考慮して、ケース取付け部４と樹脂溜め部
６の構造や位置関係、あるいは使用する液状原料樹脂の
量等を決定すると良い。

また、遠心処理終了後に、樹脂溜め部６や小孔７内に
は、原料樹脂が固化して残存するが、この残存樹脂量が
できるだけ少なくなるように小孔の全長を短くしたり、
ケース取付部４と樹脂溜め部６の構造や位置関係を決定
することは、無駄になる樹脂量を最低限に抑え歩留り良
く製品を製造する上で好ましい。

このようにして、中空糸束が装填されたケース２を固定
用治具３のケース取付け部４に取付けたところで、固定
用治具３を第１図(c) に示すような装置のバケット11a
、11b 内に収納する。

ここで用いる装置は、駆動装置８によって回転するロー
ター９に、バケット11a 、11b がこれらバケットのそれ
ぞれの側面に設けられた吊りシャフト10a 、10b により
バランス良く吊持された構成を有したものであり、バケ
ット11a 、11b が、ローター９を駆動装置８によって回
転させた際に、ローター９の回転にともなう遠心力とバ
ケットの自重とのバランスに応じた角度に自在に傾斜可
能なように配設されている。

次に、樹脂溜め部６に固定部材の液状原料樹脂12a を所
定量充填した状態［第１図(b) ］で、ローター９を所定
の回転数で回転させると、遠心力の作用によって樹脂溜
め部６内に充填された液状原料樹脂12a が小孔７を通っ
て取付け部４に取付けられているケース２内の中空糸束
端部1aにおける各中空糸間及び中空糸とケース内壁に液
密または気密に充填され、最終的には前述したように樹
脂溜め部６内の樹脂面と取付け部４内の樹脂面は同一レ
ベルで平衡状態となる［第１図(d) ］。

ここでローター９の回転を維持させながら中空糸束端部
1aに充填されている液状原料樹脂12a をそのまま固化さ
せると、ケース２内に固化樹脂からなる固定部材［第１
図(e) の12b ］が形成されて、それによって中空糸束端
部1aが液密または気密に固定される。

なお、この本発明における遠心処理の際の操作条件は、
使用した中空体、原料樹脂あるいは固定用治具の特性等
に応じて適宜選択すれば良い。

本発明の方法におけるこの遠心処理の際には、バケット
11a 、11b が遠心力と重力とのバランスに応じた角度に
自在に傾斜しつつ回転するので、ケース２内に移動した
液状原料樹脂12a の回転中心に向いた面4aに作用する力
は常に該樹脂面に対して垂直となり、従って中空糸１の
配列方向に対して垂直な端面を有した固定部材12b を常
に形成することができる。

そのため、本発明の方法においては、先に述べたような
式Ｉにおける傾斜角θを小さくするために、大きな遠心
力を用いる必要がなく、本発明の方法は、特別な構成や
能力を有するものでなく、例えば市販の一般的な遠心力
を用いて実施可能であり、しかも使用できる液状原料樹
脂の選択性は大きく拡大されている。

液状原料樹脂12a の所望の硬化状態がケース２内で得ら
れたところで、遠心処理を完了し、ケース２を固定用治
具３と一体のままバケット11a 、11b から取出し、更に
必要に応じて所定の時間これを放置するなどして十分に
樹脂を硬化させてから、ケース２を固定用治具から取外
し、第１図(e) に示したような中空糸束端部が固定部材
12b によってその内面に固定された筒状のケース２を得
ることができる。

このようにして得られた筒状のケース２のＸ−Ｘ′線に
沿った部分を切断すれば、中空糸の端部の多数をその開
口状態を保ったまま固定部材12b によって固定した中空
糸モジュールの開口端として用いる部分を形成すること
ができる。ここで得られた固定部材の端面Ａは、中空糸
１の配列方向に垂直に形成され、各中空糸１は良好にこ
れに保持、固定される。

なお、固定用治具３内に固化して残った樹脂は、ベンチ
等の工具で簡単に引抜いて除去でき、そうして固定用治
具３は再利用可能である。

〔実施例〕

以下実施例に基づき本発明の方法を更に詳細に説明す
る。

まず、内径20mm、長さ 100mmのポリカーボネート製の筒
状ケースに、ポリエチレン中空糸膜（商品名；EHF 270
T、三菱レイヨン(株)社製）の960 本をＵ字状に折曲げ
て束ねて装填した。なお、各中空糸の端部は、そこから
液状樹脂が進入しないように目つぶししておいた。

次に、第１図(a) に示したようなケース取付け部と樹脂
溜め部とがそれぞれ４対設けられた固定用治具を用意
し、各ケース取付け部に予め中空糸を装填したケースを
取付け、更に樹脂溜め部のそれぞれに２液混合のポリウ
レタン樹脂の所定量を充填した。

以下同様にして、計６個の固定用治具を用意し、これら
を市販の遠心機（バケット数６、商品名；大容量多本掛
け遠心器 KN-45、久保田製作所(株)社製）のバケットの
それぞれに収納し、回転数350rpmで１時間ローターを回
転させた。

遠心処理が終了した後、ケースを固定用治具と一体のま
まバケットから取出し、これを一昼夜放置してから、ケ
ースを固定用治具から取り外した。

最後に、ケースに形成された固定部材を［第１図(e) で
示したＸ−Ｘ′線に沿った］所定位置で切断して、中空
糸モジュールの中空糸開口端の集束面として利用できる
部分を形成した。

このようにして得られた完成品は、流体分離能力を有す
る中空糸モジュールの構成部材として良好に使用可能で
あった。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の方法は、簡単な構成の遠心機を用
いるなど簡易な装置で実施でき、しかも中空糸を装填し
たケースの固定用治具への取付けや、固定用治具のバケ
ット内への収納が非常に簡単であるなど、工程に係る作
業が非常に簡略化されており、能率良く実施できる。

特に、本発明に用いる固定用治具には、樹脂溜め部が、
固定される中空糸束端部の極近傍に、これに対応してそ
れぞれ独立して設けられており、そのため、従来の方法
に用いる装置においては、樹脂容器から固定される中空
糸束端部のそれぞれに一定量の液状原料樹脂を供給する
ことは非常に困難であったのに対して、本発明の方法に
おいては中空糸束端部に一対に独立して設けられた樹脂
溜め部から、所定量の液状原料樹脂を常に供給可能で
り、精度良く樹脂固定が実施できる。また、樹脂溜め部
と固定される中空糸束端部までの距離が非常に短縮され
ているので、この間に、すなわち樹脂溜め部とケース取
付け部とを連通する小孔内に固化して残留する樹脂の量
も極僅かとなり、本発明の方法によれば効率良く固定部
材形成用の原料樹脂を使用することができる。

しかも、原料樹脂供給用の小孔の長さが短く、比較的簡
単な形状をしていること、更に好ましくは小孔表面が剥
離性の良い材料で形成されているため、小孔内に固化し
て残留した樹脂をベンチ等の工具などを用いて簡単に固
定用治具内から引抜くことによって、固定用治具は再利
用可能であり、装置の再利用のための作業が大幅に簡易
化され、かつ従来の方法におけるように原料樹脂供給用
のパイプを使い捨てにするようなことはなくなった。

更に、固定部材の遠心処理における回転中心に向いた端
面は、中空系の配列方向に対して垂直に形成され、中空
糸を良好にケース内に保持固定することができる。

従って、本発明の方法によれば、作業性良く、かつ良好
な歩留りを持って、低コストで、しかも精度良く中空糸
束端部を筒状のケース内に固定することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図(a) 〜第１図(e) はそれぞれ本発明の方法の一例
の基本的工程を示すものであり、第１図(a) は多数の中
空糸が装填された筒状ケースの断面図、第１図(b) は原
料樹脂が充填されかつ筒状ケースが取付けられた状態の
固定用治具の断面図、第１図(c) は遠心処理用の装置の
斜視図、第１図(d) は遠心処理中の固定用治具の断面
図、第１図(e) は遠心処理終了後のケースの断面図であ
る。 １：中空糸、1a：中空糸束端部 ２、2a、2b：筒状ケース 2c：固定部材形成部 2d：固定用治具の取付け部への取付け部分 ３：固定用治具、４：ケース取付け部 ５、5a、5b：樹脂容器 ６：樹脂溜め部、７：小孔 ８：駆動装置、９：ローター 10a 、10b ：吊りシャフト 11a 、11b ：バケット 12a：固定用部材形成用の液状原料樹脂 12b：固定部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状のケース内部に装填された中空糸束の
   端部を該ケース内に固定部材により液密または気密に固
   定する方法において、ローターに吊持され、該ローター
   の回転にともなう遠心力に応じて傾き角度が自在に変化
   するバケット内に、前記ケースの取付け部と、該取付け
   部と樹脂供給孔を介して連通した樹脂溜め部とを有する
   固定用治具を収納し、該固定用治具のケース取付け部に
   中空糸束が装填されたケースを取付け、かつ前記樹脂溜
   め部内に前記固定部材形成用の液状原料樹脂を充填した
   状態で、前記ローターを回転させ、該ローターの回転で
   得られる遠心力により、前記原料樹脂を前記樹脂溜め部
   から前記樹脂供給孔を通して樹脂固定される中空糸束端
   部に移動させて、これを該部分における各中空糸間及び
   中空糸とケース内壁との間に充填し、更にこれを硬化さ
   せる工程を含むことを特徴とする中空糸束端部の固定
   法。