JPH0760081A - 中空糸膜の製法 - Google Patents
中空糸膜の製法Info
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- JPH0760081A JPH0760081A JP13079091A JP13079091A JPH0760081A JP H0760081 A JPH0760081 A JP H0760081A JP 13079091 A JP13079091 A JP 13079091A JP 13079091 A JP13079091 A JP 13079091A JP H0760081 A JPH0760081 A JP H0760081A
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- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】単独重合体からなる層と共重合体からなる層と
の、複層構造の原中空糸を延伸し、多孔質層と無孔等の
緻密層との複層構造からなる。 【効果】ガス交換能或いはガス分離能等において非常に
優れた中空糸膜が製造される。
の、複層構造の原中空糸を延伸し、多孔質層と無孔等の
緻密層との複層構造からなる。 【効果】ガス交換能或いはガス分離能等において非常に
優れた中空糸膜が製造される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人工肺等に於けるガス
交換或いは酸素富化等に於けるガス分離などに用いられ
る中空糸膜を簡便に、且つ、効率よく製造する方法に関
する。
交換或いは酸素富化等に於けるガス分離などに用いられ
る中空糸膜を簡便に、且つ、効率よく製造する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】熱可塑性樹脂からなる中空糸の管壁に多
数の微細孔が形成された多孔質中空糸膜は、例えば、水
処理等に於ける濾過膜、血漿分離等に於ける分離膜或い
は人工肺等に於けるガス分離膜など各種技術分野に於い
て利用されている。多孔質中空糸膜の製法としては、例
えば、易溶解性物質を混合分散した樹脂を中空糸に成形
した後、溶媒により易溶解性物質を溶解除去して管壁に
多数の微細孔を形成する方法或いは熱可塑性の結晶性樹
脂を中空糸とし、これを熱処理した後延伸することによ
り、管壁に多数の微細孔を形成する方法などがよく知ら
れている。
数の微細孔が形成された多孔質中空糸膜は、例えば、水
処理等に於ける濾過膜、血漿分離等に於ける分離膜或い
は人工肺等に於けるガス分離膜など各種技術分野に於い
て利用されている。多孔質中空糸膜の製法としては、例
えば、易溶解性物質を混合分散した樹脂を中空糸に成形
した後、溶媒により易溶解性物質を溶解除去して管壁に
多数の微細孔を形成する方法或いは熱可塑性の結晶性樹
脂を中空糸とし、これを熱処理した後延伸することによ
り、管壁に多数の微細孔を形成する方法などがよく知ら
れている。
【０００３】種々の中空糸膜の中で、人工肺用のガス交
換膜として、ポリプロピレンからなる多孔質中空糸膜が
よく知られている。それらのポリプロピレン製多孔質中
空糸膜は、その微細孔が、透過する気体分子に比して著
しく大きいため、気体は体積流として微細孔を透過す
る。又、人工肺用のガス交換膜としては、均質膜もよく
知られており、透過する気体分子が膜に溶解、拡散する
ことによってガスの移動が行われる。その代表的なもの
にポリジメチルシロキサンゴムからなる均質膜があり、
製品化されている。更に、膜素材の持つ気体の種類によ
る分離度の差を利用したガス分離膜もあり、これらは極
めて複雑な湿式紡糸法により製造されている。
換膜として、ポリプロピレンからなる多孔質中空糸膜が
よく知られている。それらのポリプロピレン製多孔質中
空糸膜は、その微細孔が、透過する気体分子に比して著
しく大きいため、気体は体積流として微細孔を透過す
る。又、人工肺用のガス交換膜としては、均質膜もよく
知られており、透過する気体分子が膜に溶解、拡散する
ことによってガスの移動が行われる。その代表的なもの
にポリジメチルシロキサンゴムからなる均質膜があり、
製品化されている。更に、膜素材の持つ気体の種類によ
る分離度の差を利用したガス分離膜もあり、これらは極
めて複雑な湿式紡糸法により製造されている。
【０００４】
【発明の解決すべき課題】開心術の際等に応用される人
工肺として、多孔質中空糸膜を用いた膜型人工肺が広く
普及している。これらの多孔質中空糸膜を用いた人工肺
は、開心術時のように比較的短時間の使用では全く問題
なく使用されている。しかし、肺不全の治療のように人
工肺の使用が長期に渡る場合は、その管壁の微細孔から
血漿が漏洩するという問題がある。
工肺として、多孔質中空糸膜を用いた膜型人工肺が広く
普及している。これらの多孔質中空糸膜を用いた人工肺
は、開心術時のように比較的短時間の使用では全く問題
なく使用されている。しかし、肺不全の治療のように人
工肺の使用が長期に渡る場合は、その管壁の微細孔から
血漿が漏洩するという問題がある。
【０００５】又、膜素材の持つ気体の種類による分離度
の差を利用したガス分離膜は、そのガス分離効率を上げ
るため、ガス分離を行う層を可能な限り薄くする必要が
あり、且つ、機械的強度を維持する必要もあり、多孔質
層（コア層）と緻密層（スキン層）とが必要となる。そ
のような膜を製造するためには、複雑な工程及び複雑な
条件による湿式紡糸法を採用しなければならない。
の差を利用したガス分離膜は、そのガス分離効率を上げ
るため、ガス分離を行う層を可能な限り薄くする必要が
あり、且つ、機械的強度を維持する必要もあり、多孔質
層（コア層）と緻密層（スキン層）とが必要となる。そ
のような膜を製造するためには、複雑な工程及び複雑な
条件による湿式紡糸法を採用しなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の中空糸膜の製法
は、中空糸を延伸することにより管壁に多数の微細孔を
形成する工程を含む中空糸膜の製法に於いて、単独重合
体からなる層と共重合体からなる層との複層構造の中空
糸を延伸することにより多孔化することを特徴とする。
この製法により、単独重合体層は多孔化し、共重合体層
は無孔又は極めて孔の存在が少ない或いは多孔質層に比
して孔の径が小さい層、即ち、緻密層となり、複層の中
空糸膜が形成される。
は、中空糸を延伸することにより管壁に多数の微細孔を
形成する工程を含む中空糸膜の製法に於いて、単独重合
体からなる層と共重合体からなる層との複層構造の中空
糸を延伸することにより多孔化することを特徴とする。
この製法により、単独重合体層は多孔化し、共重合体層
は無孔又は極めて孔の存在が少ない或いは多孔質層に比
して孔の径が小さい層、即ち、緻密層となり、複層の中
空糸膜が形成される。
【０００７】本発明は、延伸法により多孔質中空糸膜を
製造する場合、原中空糸を結晶化度が、多孔質膜の空孔
率或いは微細孔の形状、大きさ等に強く影響を及ぼすと
いう知見に基づいている。即ち、同一延伸条件に於い
て、結晶化度の高い重合体からなる層は、結晶化度の低
い重合体からなる層に比し、平均孔径或いは空孔率等が
大となる。この観点から、結晶化度の高い単独重合体か
らなる層と、結晶化度の低い共重合体からなる層との複
層構造の中空糸としたものである。このような原中空糸
を延伸すれば、単独重合体からなる層は通常の多孔質層
となり、共重合体からなる層は無孔等の緻密層となる。
製造する場合、原中空糸を結晶化度が、多孔質膜の空孔
率或いは微細孔の形状、大きさ等に強く影響を及ぼすと
いう知見に基づいている。即ち、同一延伸条件に於い
て、結晶化度の高い重合体からなる層は、結晶化度の低
い重合体からなる層に比し、平均孔径或いは空孔率等が
大となる。この観点から、結晶化度の高い単独重合体か
らなる層と、結晶化度の低い共重合体からなる層との複
層構造の中空糸としたものである。このような原中空糸
を延伸すれば、単独重合体からなる層は通常の多孔質層
となり、共重合体からなる層は無孔等の緻密層となる。
【０００８】人工肺用の中空糸膜の場合、緻密層は無孔
としてもよいが、ガス交換能と血漿漏洩との兼ね合いで
必ずしも無孔にする必要はない。又、ガス分離用の膜の
場合は無孔であることが好ましい。緻密層は無孔の場合
は可能な限り薄いものが好ましく、０．１〜２０μ、更
には０．１〜１０μの範囲が望ましい。
としてもよいが、ガス交換能と血漿漏洩との兼ね合いで
必ずしも無孔にする必要はない。又、ガス分離用の膜の
場合は無孔であることが好ましい。緻密層は無孔の場合
は可能な限り薄いものが好ましく、０．１〜２０μ、更
には０．１〜１０μの範囲が望ましい。
【０００９】中空糸膜を形成する素材として使用される
単独重合体としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−ペンテ
ン−１）等のポリオレフィンが挙げられる。又、共重合
体としては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン
−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニ共
重合体等が好適である。使用する熱可塑性樹脂の分子量
は紡糸可能であれば特に限定はされないが、原中空糸の
紡糸効率、生産性等を考慮すると、例えば、ポリプロピ
レンの場合、メルトフローインデックスで表して０．５
〜４０ｇ／１０分程度のものが好ましい。
単独重合体としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−ペンテ
ン−１）等のポリオレフィンが挙げられる。又、共重合
体としては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン
−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニ共
重合体等が好適である。使用する熱可塑性樹脂の分子量
は紡糸可能であれば特に限定はされないが、原中空糸の
紡糸効率、生産性等を考慮すると、例えば、ポリプロピ
レンの場合、メルトフローインデックスで表して０．５
〜４０ｇ／１０分程度のものが好ましい。
【００１０】ポリエチレン、ポリプロピレン等の単独重
合体は通常結晶性の高い重合体であり、共重合等の手段
によりその結晶性は低下する。この樹脂本来の結晶性
を、紡糸温度、引取速度、ドラフト等の紡糸条件によっ
て、多孔質構造に大きな相違を生ずるほどに、中空糸の
管壁方向に大きく変化させることは不可能である。本発
明では、単独重合体からなる層と共重合体からなる層と
の複層構造の中空糸とすることにより、管壁方向に結晶
性が大きく異なる中空糸を容易に得ることができる。
合体は通常結晶性の高い重合体であり、共重合等の手段
によりその結晶性は低下する。この樹脂本来の結晶性
を、紡糸温度、引取速度、ドラフト等の紡糸条件によっ
て、多孔質構造に大きな相違を生ずるほどに、中空糸の
管壁方向に大きく変化させることは不可能である。本発
明では、単独重合体からなる層と共重合体からなる層と
の複層構造の中空糸とすることにより、管壁方向に結晶
性が大きく異なる中空糸を容易に得ることができる。
【００１１】原中空糸は従来公知の方法によって製造で
きる。望ましい構造の中空糸膜を得るための紡糸温度は
熱可塑性樹脂の種類によって異なるが、例えば、ポリプ
ロピレンでは通常１７０〜３００℃、好ましくは１９０
〜２７０℃、高密度ポリエチレンでは通常１５０〜３０
０℃、好ましくは１６０〜２７０℃、ポリ（４−メチル
−ペンテン−１）では通常２６０〜３３０℃、好ましく
は２７０〜３００℃の範囲であり、それらの共重合体も
ほぼ同一の温度範囲或いはやや低い温度範囲で紡糸でき
る。
きる。望ましい構造の中空糸膜を得るための紡糸温度は
熱可塑性樹脂の種類によって異なるが、例えば、ポリプ
ロピレンでは通常１７０〜３００℃、好ましくは１９０
〜２７０℃、高密度ポリエチレンでは通常１５０〜３０
０℃、好ましくは１６０〜２７０℃、ポリ（４−メチル
−ペンテン−１）では通常２６０〜３３０℃、好ましく
は２７０〜３００℃の範囲であり、それらの共重合体も
ほぼ同一の温度範囲或いはやや低い温度範囲で紡糸でき
る。
【００１２】複層構造は２層或いはそれ以上の多層構造
であればよく、又、層厚さの比も特に限定されるもので
はなく、目的、適用分野等によって適宜決めればよい。
であればよく、又、層厚さの比も特に限定されるもので
はなく、目的、適用分野等によって適宜決めればよい。
【００１３】原中空糸を延伸する方法としては、特定の
温度範囲で一段又は多段延伸する方法、例えば、室温近
傍で延伸した後、重合体の融点より数℃〜十数℃低い温
度範囲、例えば、ポリプロピレンでは１４０〜１５０℃
温度で更に延伸する方法或いは特定の温度範囲、特定の
延伸歪速度で延伸する方法等を挙げることができる。目
標とする多孔質層の孔径、空孔率或いは緻密層の無孔等
の状態を考慮して適宜条件を設定すればよい。
温度範囲で一段又は多段延伸する方法、例えば、室温近
傍で延伸した後、重合体の融点より数℃〜十数℃低い温
度範囲、例えば、ポリプロピレンでは１４０〜１５０℃
温度で更に延伸する方法或いは特定の温度範囲、特定の
延伸歪速度で延伸する方法等を挙げることができる。目
標とする多孔質層の孔径、空孔率或いは緻密層の無孔等
の状態を考慮して適宜条件を設定すればよい。
【００１４】延伸歪速度が小さくなると微細孔の孔径及
び空孔率は大となる。好ましい範囲の孔径及び空孔率の
中空糸膜を得るためには、延伸歪速度は２０％／分以
下、好ましくは１５％／分以下、更に好ましくは１２％
／分以下程度が好ましい。又、延伸前に原中空糸を、例
えば、ポリプロピレンでは１００〜１５５℃程度の温度
範囲で熱処理することも好ましい。更に、延伸後、例え
ば、ポリプロピレンでは１００〜１５０℃程度の温度範
囲で、中空糸に張力を加えたまま、熱固定処理すること
も好ましい。
び空孔率は大となる。好ましい範囲の孔径及び空孔率の
中空糸膜を得るためには、延伸歪速度は２０％／分以
下、好ましくは１５％／分以下、更に好ましくは１２％
／分以下程度が好ましい。又、延伸前に原中空糸を、例
えば、ポリプロピレンでは１００〜１５５℃程度の温度
範囲で熱処理することも好ましい。更に、延伸後、例え
ば、ポリプロピレンでは１００〜１５０℃程度の温度範
囲で、中空糸に張力を加えたまま、熱固定処理すること
も好ましい。
【００１５】上記の方法によって得られる中空糸膜の、
多孔質層の空孔率は、優れたガス交換能或いはガス分離
能を実現するためには大であることが好ましい。空孔率
は実用的な延伸倍率の範囲内では延伸倍率に比例して大
きくなる。延伸倍率としては５０〜４００％、好ましく
は２００〜３００％程度が好適であり、それらの延伸倍
率に対応した空孔率は３０〜８０％及び６０〜７５％程
度となる。延伸倍率が４００％を越えて大であると、得
られる中空糸の糸径が細くなったり、孔径が寧ろ小さく
なったりして好ましくない。
多孔質層の空孔率は、優れたガス交換能或いはガス分離
能を実現するためには大であることが好ましい。空孔率
は実用的な延伸倍率の範囲内では延伸倍率に比例して大
きくなる。延伸倍率としては５０〜４００％、好ましく
は２００〜３００％程度が好適であり、それらの延伸倍
率に対応した空孔率は３０〜８０％及び６０〜７５％程
度となる。延伸倍率が４００％を越えて大であると、得
られる中空糸の糸径が細くなったり、孔径が寧ろ小さく
なったりして好ましくない。
【００１６】
【実施例】以下に本発明を実施例によって詳しく説明す
る。 実施例１ 直径３３ｍｍ、内径２７ｍｍの気体供給管を備えた中空
糸製造用２層ノズルを使用し、ポリプロピレン単独重合
体〔宇部興産株式会社製、ＭＦＩ＝９ｇ／１０分、密度
＝０．９０７ｇ／ｃｍ３〕を内層とし、エチレン−プロ
ピレン共重合体〔宇部興産株式会社製、ＭＦＩ＝９ｇ／
１０分、密度＝０．９００ｇ／ｃｍ３〕を外層とし、内
層と外層との比を１：９として、紡糸温度２００℃、引
取速度１１６ｍ／分で紡糸し、内径２３０μ、外径３５
０μの原中空糸を得た。この原中空糸を１３５℃の空気
加熱槽中で１分間熱処理した後、１３５℃、歪速度１
１．８％／分の条件で初期長さに対して３００％延伸
し、延伸状態を保ったまま１５０℃の加熱空気槽内で２
分間熱処理した。得られた中空糸膜の外表面側６μの厚
さは無孔であり、それ以外の部分は多孔質となってい
た。多孔質層の平均孔径は８０μ、空孔率は６５％であ
った。
る。 実施例１ 直径３３ｍｍ、内径２７ｍｍの気体供給管を備えた中空
糸製造用２層ノズルを使用し、ポリプロピレン単独重合
体〔宇部興産株式会社製、ＭＦＩ＝９ｇ／１０分、密度
＝０．９０７ｇ／ｃｍ３〕を内層とし、エチレン−プロ
ピレン共重合体〔宇部興産株式会社製、ＭＦＩ＝９ｇ／
１０分、密度＝０．９００ｇ／ｃｍ３〕を外層とし、内
層と外層との比を１：９として、紡糸温度２００℃、引
取速度１１６ｍ／分で紡糸し、内径２３０μ、外径３５
０μの原中空糸を得た。この原中空糸を１３５℃の空気
加熱槽中で１分間熱処理した後、１３５℃、歪速度１
１．８％／分の条件で初期長さに対して３００％延伸
し、延伸状態を保ったまま１５０℃の加熱空気槽内で２
分間熱処理した。得られた中空糸膜の外表面側６μの厚
さは無孔であり、それ以外の部分は多孔質となってい
た。多孔質層の平均孔径は８０μ、空孔率は６５％であ
った。
【００１７】
【発明の効果】本発明の中空糸膜の製法によれば、原中
空糸を、単独重合体からなる層と共重合体からなる層と
の複層構造とし、この複層の原中空糸を延伸するという
極めて簡便な方法により、多孔質層と無孔等の緻密層と
の複層構造からなる中空糸膜を得ることができる。得ら
れた複層の中空糸膜は、人工肺等に用いるガス交換膜或
空糸を、単独重合体からなる層と共重合体からなる層と
の複層構造とし、この複層の原中空糸を延伸するという
極めて簡便な方法により、多孔質層と無孔等の緻密層と
の複層構造からなる中空糸膜を得ることができる。得ら
れた複層の中空糸膜は、人工肺等に用いるガス交換膜或
Claims (1)
- 【請求項１】中空糸を延伸することにより管壁に多数の
微細孔を形成する工程を含む中空糸膜の製法に於いて、
単独重合体からなる層と共重合体からなる層との複層構
造の中空糸を延伸することにより多孔化することを特徴
とする中空糸膜の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3130790A JP2622629B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 中空糸膜の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3130790A JP2622629B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 中空糸膜の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0760081A true JPH0760081A (ja) | 1995-03-07 |
| JP2622629B2 JP2622629B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=15042751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3130790A Expired - Fee Related JP2622629B2 (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 中空糸膜の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2622629B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008149235A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 脱気用複合中空糸膜 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007298833A (ja) | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Fujifilm Corp | 感光性樹脂組成物の製造方法、及びそれを用いたレリーフパターン |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60139815A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-24 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複合中空糸及びその製造方法 |
| JPS60261510A (ja) * | 1984-06-11 | 1985-12-24 | Nippon Soken Inc | 積層型中空糸の製造方法 |
| JPH01127023A (ja) * | 1987-11-10 | 1989-05-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複合中空繊維状膜 |
| JPH02164425A (ja) * | 1988-12-19 | 1990-06-25 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複合中空糸膜 |
| JPH02268816A (ja) * | 1989-04-07 | 1990-11-02 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複合中空糸膜 |
| JPH03169330A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-23 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複合膜 |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP3130790A patent/JP2622629B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60139815A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-24 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複合中空糸及びその製造方法 |
| JPS60261510A (ja) * | 1984-06-11 | 1985-12-24 | Nippon Soken Inc | 積層型中空糸の製造方法 |
| JPH01127023A (ja) * | 1987-11-10 | 1989-05-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複合中空繊維状膜 |
| JPH02164425A (ja) * | 1988-12-19 | 1990-06-25 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複合中空糸膜 |
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| JPH03169330A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-23 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複合膜 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2008149235A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 脱気用複合中空糸膜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2622629B2 (ja) | 1997-06-18 |
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