JPH07111003B2 - 熱交換器用中空糸 - Google Patents
熱交換器用中空糸Info
- Publication number
- JPH07111003B2 JPH07111003B2 JP60047934A JP4793485A JPH07111003B2 JP H07111003 B2 JPH07111003 B2 JP H07111003B2 JP 60047934 A JP60047934 A JP 60047934A JP 4793485 A JP4793485 A JP 4793485A JP H07111003 B2 JPH07111003 B2 JP H07111003B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hollow fiber
- heat exchanger
- temperature
- tube wall
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
- F28F21/062—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は熱交換器に適した非極性有機重合体からなる中
空糸に関し、特に人工肺用熱交換器として有用に利用し
うる中空糸に関する。
空糸に関し、特に人工肺用熱交換器として有用に利用し
うる中空糸に関する。
＜従来の技術＞ 人工肺は開心術の補助心肺装置、機能が低下した肺の代
替装置に使用されるものであり、手術時に体外に取りだ
された血液の温度を調節する必要があり、そのための手
段としての熱交換器を併用することが必要不可欠であ
り、先行技術として例えば特公昭55−2982号，特開昭57
−39854号公報等にその詳細が記載されている。
替装置に使用されるものであり、手術時に体外に取りだ
された血液の温度を調節する必要があり、そのための手
段としての熱交換器を併用することが必要不可欠であ
り、先行技術として例えば特公昭55−2982号，特開昭57
−39854号公報等にその詳細が記載されている。
＜発明が解決すべき問題点＞ 従来、人工肺の附属装置として使用されてきた熱交換器
のパイプの素材には、熱伝導率が良く、耐熱性が良いス
テンレス製のものが多く用いられるが、熱交換器に組み
立てる際に端面のシール方法、端面のエツジによる血液
中の粒子体の破壊、複雑な組成の血液成分と金属との反
応性の問題等がある。
のパイプの素材には、熱伝導率が良く、耐熱性が良いス
テンレス製のものが多く用いられるが、熱交換器に組み
立てる際に端面のシール方法、端面のエツジによる血液
中の粒子体の破壊、複雑な組成の血液成分と金属との反
応性の問題等がある。
有機重合体からなる中空糸を熱交換器として用いる上記
のような従来の素材が有する諸問題を解決するには十分
であり、これら中空糸は熱交換器用のパイプとして十分
なものであるが、これらのパイプを熱交換器に組み込む
とき一般にパイプを配列し、給熱側と吸熱側双方の物質
を混合させないように仕切る必要があり、この手段とし
て有機樹脂によるポツテイング技術が利用されることが
多いが、ポリエチレン，ポリプロピレン等の非極性の物
質で作られた中空糸は有機樹脂との接着性が十分でな
く、この接着性を改良することが望まれる。
のような従来の素材が有する諸問題を解決するには十分
であり、これら中空糸は熱交換器用のパイプとして十分
なものであるが、これらのパイプを熱交換器に組み込む
とき一般にパイプを配列し、給熱側と吸熱側双方の物質
を混合させないように仕切る必要があり、この手段とし
て有機樹脂によるポツテイング技術が利用されることが
多いが、ポリエチレン，ポリプロピレン等の非極性の物
質で作られた中空糸は有機樹脂との接着性が十分でな
く、この接着性を改良することが望まれる。
そこで本発明者等は有機重合体からなる熱交換器用中空
糸が有する上記問題を解決するために鋭意検討した結
果、該中空糸の管壁の部分に微細孔を設けることによ
り、ポツテイングに使用する有機樹脂との接着性が飛躍
的に向上することを見いだし本発明を完成した。
糸が有する上記問題を解決するために鋭意検討した結
果、該中空糸の管壁の部分に微細孔を設けることによ
り、ポツテイングに使用する有機樹脂との接着性が飛躍
的に向上することを見いだし本発明を完成した。
＜問題点を解決するための手段＞ 即ち本発明の要旨は、密度が0.94以上のポリエチレン又
は密度が0.86以上のポリプロピレンからなり、管壁部分
に大きさが500Å以下の独立の微細孔を有し、管壁の厚
さが２〜500μm,内径が50〜2000μｍであることを特徴
とする熱交換器用中空糸である。
は密度が0.86以上のポリプロピレンからなり、管壁部分
に大きさが500Å以下の独立の微細孔を有し、管壁の厚
さが２〜500μm,内径が50〜2000μｍであることを特徴
とする熱交換器用中空糸である。
即ち、有機重合体からなる熱交換器用中空糸の管壁の部
分にポリエチレン，ポリプロピレンが本質的に水に濡れ
ない性質を持つていることを利用して熱交換器が使用さ
れる時に受ける圧力では水が通過しないような微細孔を
設けて有機樹脂との間の界面の接着力だけでなく、微細
孔に有機樹脂が浸透して固化することによる機械的な結
合力を利用することにより、より接着性を向上させるも
のである。
分にポリエチレン，ポリプロピレンが本質的に水に濡れ
ない性質を持つていることを利用して熱交換器が使用さ
れる時に受ける圧力では水が通過しないような微細孔を
設けて有機樹脂との間の界面の接着力だけでなく、微細
孔に有機樹脂が浸透して固化することによる機械的な結
合力を利用することにより、より接着性を向上させるも
のである。
以下本発明をさらに詳しく説明する。
本発明の熱交換器用中空糸は独立の微細孔を有してい
る。
る。
本発明における独立の微細孔とは、中空糸の管壁部の一
方の面から他方の面へ貫通した微細孔が存在しないこと
をいう。
方の面から他方の面へ貫通した微細孔が存在しないこと
をいう。
貫通した微細孔が存在すると、加熱媒体と被加熱媒体が
混ざる可能性があるため好ましくない。
混ざる可能性があるため好ましくない。
本発明の熱交換器用中空糸の独立の微細孔は500Å以下
であることが必要である。
であることが必要である。
500Åを越えて大きくなると機械的強度が低下し、一
方、熱伝導も悪くなる傾向があるため好ましくない。
方、熱伝導も悪くなる傾向があるため好ましくない。
本発明の熱交換器用中空糸の形態は熱交換効率を良く
し、十分な機械的強度を得られる様な形態であればいか
なる形態でも良いが、管壁の厚さ２〜500μｍ、内径50
〜2000μｍ程度が特に好ましい。
し、十分な機械的強度を得られる様な形態であればいか
なる形態でも良いが、管壁の厚さ２〜500μｍ、内径50
〜2000μｍ程度が特に好ましい。
本発明の熱交換器用中空糸は融点以上の温度で融解した
有機重合体をリング状のノズルを介して抽出し、冷却し
ながら巻取ることによつて中空糸を得、融点以下の温度
でアニール処理し、比較的低温下で低倍率に冷延伸して
管壁部に微細孔を発現せしめ、しかる後比較的高温下で
熱セツトすることによつて得られる。
有機重合体をリング状のノズルを介して抽出し、冷却し
ながら巻取ることによつて中空糸を得、融点以下の温度
でアニール処理し、比較的低温下で低倍率に冷延伸して
管壁部に微細孔を発現せしめ、しかる後比較的高温下で
熱セツトすることによつて得られる。
有機重合体の融解温度は有機重合体をリング状のノズル
から押し出せる温度であればいかなる温度でも良いが、
融解温度が高過ぎる場合には溶融粘度が低きに過ぎ安定
した紡糸が行い難くなるので、融点と融点より100℃高
い温度の間の範囲であることが好ましい。
から押し出せる温度であればいかなる温度でも良いが、
融解温度が高過ぎる場合には溶融粘度が低きに過ぎ安定
した紡糸が行い難くなるので、融点と融点より100℃高
い温度の間の範囲であることが好ましい。
紡糸ドラフトは30以下の領域では、中空糸の配向性が悪
くなり、繊維軸方向の強度が不足するので30以上である
ことが望ましい。
くなり、繊維軸方向の強度が不足するので30以上である
ことが望ましい。
アニール処理温度は内部の結晶構造を安定化させる様な
温度であればいかなる温度でも良いが、形態を崩さない
で、結晶構造をより速く安定させる温度として融点と融
点より100℃低い温度との間であることが好ましい。
温度であればいかなる温度でも良いが、形態を崩さない
で、結晶構造をより速く安定させる温度として融点と融
点より100℃低い温度との間であることが好ましい。
冷延伸は熱処理後の中空糸の管壁部分に微細孔を発現さ
せる工程であり、微細孔を発現させるためには結晶自体
の変形が起らず、結晶界面が剥離する様な温度で延伸す
る必要がある。そのためには融点より80℃低い温度以下
の比較的低温で５〜25％延伸するのが好ましい。冷延伸
倍率が25％を越えて大きくなると、微細孔が貫通する可
能性が高くなるので好ましくない。
せる工程であり、微細孔を発現させるためには結晶自体
の変形が起らず、結晶界面が剥離する様な温度で延伸す
る必要がある。そのためには融点より80℃低い温度以下
の比較的低温で５〜25％延伸するのが好ましい。冷延伸
倍率が25％を越えて大きくなると、微細孔が貫通する可
能性が高くなるので好ましくない。
熱セツトは冷延伸によつて発現した微細孔を場合によつ
て拡大し、安定化させる工程であり、構造自体の変形が
少なく、微細孔構造が安定する様な温度で熱セツトする
必要がある。そのためには熱セツト温度は融点と融点よ
り60℃低い温度の間であることが好ましい。
て拡大し、安定化させる工程であり、構造自体の変形が
少なく、微細孔構造が安定する様な温度で熱セツトする
必要がある。そのためには熱セツト温度は融点と融点よ
り60℃低い温度の間であることが好ましい。
原料となる有機重合体は上記の様なプロセスで構造が形
成でき、水に本質的に濡れないものであればいかなる重
合体でも利用できるが、密度0.94以上のポリエチレン，
密度0.86以上のポリプロピレンが特に好ましい。
成でき、水に本質的に濡れないものであればいかなる重
合体でも利用できるが、密度0.94以上のポリエチレン，
密度0.86以上のポリプロピレンが特に好ましい。
本発明によつて得られる中空糸は管壁部分に微細孔を有
するので、熱交換器に組立てる際に行うポツテイング加
工に用いる有機樹脂との接着性を界面の接着力だけでな
く、有機樹脂が微細孔内部に浸透して固化することによ
る機械的な結合力によつて飛躍的に向上させることがで
き、熱交換器の信頼性を高くすることができる。
するので、熱交換器に組立てる際に行うポツテイング加
工に用いる有機樹脂との接着性を界面の接着力だけでな
く、有機樹脂が微細孔内部に浸透して固化することによ
る機械的な結合力によつて飛躍的に向上させることがで
き、熱交換器の信頼性を高くすることができる。
さらに本発明によつて得られる中空糸は前記の様な延伸
法によつて賦形しているため、配向性が良く、機械的強
度に優れた熱交換器用パイプを得ることができる。
法によつて賦形しているため、配向性が良く、機械的強
度に優れた熱交換器用パイプを得ることができる。
以下実施例により本発明を更に詳しく説明する。なお管
壁の微細孔の孔径の測定は表面の電子顕微鏡写真から求
めた。
壁の微細孔の孔径の測定は表面の電子顕微鏡写真から求
めた。
実施例１ 密度0.968,メルトインデツクス5.5のポリエチレン（三
井石油化学株式会社製ハイゼツクス 2200J）を160℃で
融解し、リング状のノズルから押しだし、ドラフト比59
00で巻きとり中空糸を得た。該中空糸を115℃で140秒間
アニール処理し、30℃で10％冷延伸し、引き続いて115
℃で熱セツトした。得られた中空糸の管壁の厚さは22μ
m,内径は350μｍであり、管壁部には約400Åの独立の微
細孔が多数存在していた。該中空糸をウレタン接着剤
（日本ポリウレタン株式会社製 ｃ−4403/N−4221）で
ポツテイング加工し、室温で１週間硬化した後、ポツテ
イング部分を切断した。切断面を光学顕微鏡により肉眼
観察した結果、ウレタン樹脂から剥離している中空糸は
皆無であつた。次に該中空糸の中空内部に40℃の温水を
圧力2kg/cm2で供給し続けたが、24時間後も、中空糸外
壁部への温水のリークは認められなかった。
井石油化学株式会社製ハイゼツクス 2200J）を160℃で
融解し、リング状のノズルから押しだし、ドラフト比59
00で巻きとり中空糸を得た。該中空糸を115℃で140秒間
アニール処理し、30℃で10％冷延伸し、引き続いて115
℃で熱セツトした。得られた中空糸の管壁の厚さは22μ
m,内径は350μｍであり、管壁部には約400Åの独立の微
細孔が多数存在していた。該中空糸をウレタン接着剤
（日本ポリウレタン株式会社製 ｃ−4403/N−4221）で
ポツテイング加工し、室温で１週間硬化した後、ポツテ
イング部分を切断した。切断面を光学顕微鏡により肉眼
観察した結果、ウレタン樹脂から剥離している中空糸は
皆無であつた。次に該中空糸の中空内部に40℃の温水を
圧力2kg/cm2で供給し続けたが、24時間後も、中空糸外
壁部への温水のリークは認められなかった。
比較例１ 実施例１のアニール処理後の中空糸を実施例１と同様に
ウレタン接着剤でポツテイング加工し、１週間硬化した
後、ポツテイング部分を切断した。切断面を光学顕微鏡
で肉眼観察した結果殆どの中空糸がウレタン樹脂から剥
離していた。
ウレタン接着剤でポツテイング加工し、１週間硬化した
後、ポツテイング部分を切断した。切断面を光学顕微鏡
で肉眼観察した結果殆どの中空糸がウレタン樹脂から剥
離していた。
比較例２ 冷延伸を40％行なった以外は実施例１と同様にして中空
糸を得た。
糸を得た。
得られた中空糸の管壁の厚さは20μm,内径は330μｍで
あり、管壁部には約1000Åの微細孔が多数存在してい
た。該中空糸を実施例１と同様にウレタン接着剤でポッ
ティング加工し、中空内部に40℃の温水を実施例１と同
様に加圧供給した所、４時間後に中空糸外壁部に多数の
温水リークが認められた。
あり、管壁部には約1000Åの微細孔が多数存在してい
た。該中空糸を実施例１と同様にウレタン接着剤でポッ
ティング加工し、中空内部に40℃の温水を実施例１と同
様に加圧供給した所、４時間後に中空糸外壁部に多数の
温水リークが認められた。
実施例２ 密度0.91,メルトインデツクス15のポリプロピレン（宇
部興産株式会社 UBEポリプロＪ−115G）を200℃で融解
し、リング状のノズルから押しだし、ドラフト比7000で
巻取り中空糸を得た。該中空糸を140℃で140秒間アニー
ル処理し、60℃で10％冷延伸し、引き続いて145℃で熱
セツトした。得られた中空糸の管壁の厚さは20μｍ、内
径は300μｍであり、管壁部には平均孔径約250Åの独立
の微細孔が多数存在していた。該中空糸をウレタン接着
剤（日本ポリウレタン株式会社製 Ｃ−4403/N−4221）
でポツテイング加工し、室温で１週間硬化した後、ポツ
テイング部分を切断した。切断面を光学顕微鏡により肉
眼観察した結果、ウレタン樹脂から剥離している中空糸
は皆無であつた。
部興産株式会社 UBEポリプロＪ−115G）を200℃で融解
し、リング状のノズルから押しだし、ドラフト比7000で
巻取り中空糸を得た。該中空糸を140℃で140秒間アニー
ル処理し、60℃で10％冷延伸し、引き続いて145℃で熱
セツトした。得られた中空糸の管壁の厚さは20μｍ、内
径は300μｍであり、管壁部には平均孔径約250Åの独立
の微細孔が多数存在していた。該中空糸をウレタン接着
剤（日本ポリウレタン株式会社製 Ｃ−4403/N−4221）
でポツテイング加工し、室温で１週間硬化した後、ポツ
テイング部分を切断した。切断面を光学顕微鏡により肉
眼観察した結果、ウレタン樹脂から剥離している中空糸
は皆無であつた。
比較例３ 実施例２のアニール処理後の中空糸を実施例２と同様に
ウレタン接着剤でポツテイング加工し、１週間硬化した
後、ポツテイング部分を切断した。切断面を光学顕微鏡
で肉眼観察した結果、殆どの中空糸がウレタン樹脂から
剥離していた。
ウレタン接着剤でポツテイング加工し、１週間硬化した
後、ポツテイング部分を切断した。切断面を光学顕微鏡
で肉眼観察した結果、殆どの中空糸がウレタン樹脂から
剥離していた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−39854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−137026（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−66114（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】密度が0.94以上のポリエチレン又は密度が
0.8以上のポリプロピレンからなり、管壁部分に大きさ
が500Å以下の独立の微細孔を有し、管壁の厚さが２〜5
00μｍ、内径が50〜2000μｍであり、管壁部の一方の面
から他方の面へ貫通した微細孔が存在しないことを特徴
とする熱交換器用中空糸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60047934A JPH07111003B2 (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 熱交換器用中空糸 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60047934A JPH07111003B2 (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 熱交換器用中空糸 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61207614A JPS61207614A (ja) | 1986-09-16 |
| JPH07111003B2 true JPH07111003B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=12789201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60047934A Expired - Lifetime JPH07111003B2 (ja) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | 熱交換器用中空糸 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07111003B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011226768A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-11-10 | Toray Ind Inc | 気体−液体系中空糸熱交換器 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5938322B2 (ja) * | 1976-04-30 | 1984-09-17 | 東洋紡績株式会社 | 微孔性中空繊維およびその製造法 |
| JPS5710202A (en) * | 1980-06-20 | 1982-01-19 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Moisture detector |
| JPS5739854A (en) * | 1980-08-25 | 1982-03-05 | Terumo Corp | Hollow fiber type artificial lung building in heat exchanger |
| JPS5766114A (en) * | 1980-10-14 | 1982-04-22 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Porous polyethylene hollow fiber and its production |
| CA1228957A (en) * | 1982-06-21 | 1987-11-10 | Norman S. Anderson | Yarn which exhibits high tenacity comprised of thermotropic liquid crystalline polymer fibers, a reinforcing cord comprised thereof and a process of production thereof |
-
1985
- 1985-03-11 JP JP60047934A patent/JPH07111003B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011226768A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-11-10 | Toray Ind Inc | 気体−液体系中空糸熱交換器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61207614A (ja) | 1986-09-16 |
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