(57)【要約】  本発明は、フィラメント製造装置、特に反応紡糸式フィラメント製造装置から進展したものであり、この装置は、少なくとも一つのポリマー溶液（１２ａ）から中空糸膜として形成される少なくとも１本のフィラメント（１６ａ〜１６ｃ）を製造するために設けられている少なくとも一つの紡糸ノズルユニット（１０ａ〜１０ｆ）と、ポリマー溶液（１２ａ、１４ｂ）の重合を開始するために設けられている重合ユニット（１８ａ〜１８ｆ）とを備える。また、この重合ユニット（１８ａ〜１８ｆ）は、重合を少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット（１０ａ〜１０ｆ）内で開始するために設けられることが提案されている。【選択図】  図１
2019504938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのポリマー溶液（１２ａ）から中空糸膜として形成される少なくとも１本のフィラメント（１６ａ〜１６ｆ）を製造するために設けられている少なくとも一つの紡糸ノズルユニット（１０ａ〜１０ｆ）と、
前記ポリマー溶液（１２ａ、１４ｂ）の重合を開始するために設けられている重合ユニット（１８ａ〜１８ｆ）と
を備えるフィラメント製造装置、特に反応紡糸式フィラメント製造装置において、
前記重合ユニット（１８ａ〜１８ｆ）が、重合を少なくとも部分的に前記紡糸ノズルユニット（１０ａ〜１０ｆ）内で開始するために設けられていることを特徴とする、フィラメント製造装置。
【請求項２】
前記重合ユニット（１８ａ〜１８ｆ）が、重合を開始するための電磁放射を前記ポリマー溶液（１２ａ）に当てるために設けられている少なくとも一つの照射ユニット（２０ａ〜２０ｆ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のフィラメント製造装置。
【請求項３】
前記照射ユニット（２０）が、前記電磁放射を少なくとも部分的に前記紡糸ノズルユニット（１０ａ〜１０ｆ）内へと結合させるために設けられている少なくとも一つの放射誘導要素（２２ａ、２２ｃ〜２２ｆ、２４ａ〜２４ｆ）を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のフィラメント製造装置。
【請求項４】
前記紡糸ノズルユニット（１０ａ〜１０ｆ）が、内部流体（３０ａ〜３０ｃ）を誘導するために設けられている少なくとも一つの内部流体チャンネル（２６ａ〜２６ｆ）と、ポリマー溶液（１２ａ〜１２ｃ）を誘導するために設けられている少なくとも一つのポリマー溶液チャンネル（３４ａ〜３４ｆ）とを有し、前記ポリマー溶液チャンネル（３４ａ〜３４ｆ）が前記内部流体チャンネル（２６ａ〜２６ｆ）を少なくとも部分的に、少なくとも一つの断面において取り囲んでいることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィラメント製造装置。
【請求項５】
前記紡糸ノズルユニット（１０ｃ）が少なくとも一つの別のポリマー溶液チャンネル（３６ｃ）を有し、前記ポリマー溶液チャンネル（３４ｃ）及び前記別のポリマー溶液チャンネル（３６ｃ）が、異なるポリマー溶液（１２ｃ、１４ｃ）を誘導するために設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のフィラメント製造装置。
【請求項６】
前記照射ユニット（２０ａ〜２０ｆ）が、前記電磁放射を少なくとも部分的に前記紡糸ノズルユニット（１０ａ〜１０ｆ）の少なくとも一つのチャンネル（２６ａ〜２６ｆ、３４ａ〜３４ｆ、３６ｃ）内へと結合させるために設けられていることを特徴とする、請求項２に記載のフィラメント製造装置。
【請求項７】
前記重合ユニット（１８ａ〜１８ｃ）が、重合開始剤を前記紡糸ノズルユニット（１０ａ〜１０ｃ）の少なくとも一つのチャンネル（２６ａ〜２６ｃ、３４ａ〜３４ｃ、３６ｃ）内に供給するために設けられている少なくとも一つの供給ユニット（３８ａ〜ｃ）を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィラメント製造装置。
【請求項８】
前記重合ユニット（１８ａ〜１８ｃ）が、重合を開始するために熱エネルギーを少なくとも前記ポリマー溶液（１２ａ〜１２ｃ、１４ｃ）に加えるために設けられている温度制御ユニット（４４ａ〜４４ｃ）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィラメント製造装置。
【請求項９】
融合を選択的に開始するように前記重合ユニット（１８ａ〜１８ｃ）を制御するために設けられている制御ユニット（４６ａ〜４６ｃ）を特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のフィラメント製造装置。
【請求項１０】
紡糸ノズルユニット（１０ａ〜１０ｆ）を有する、特に請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィラメント製造装置を用いる製造方法、特に反応紡糸製造方法であって、中空糸膜として形成される少なくとも１本のフィラメント（１６ａ〜１６ｃ）が、前記紡糸ノズルユニット（１０ａ〜１０ｆ）を用いて少なくとも一つのポリマー溶液（１２ａ〜１２ｆ）から製造される、製造方法において、
重合が、少なくとも部分的に前記紡糸ノズルユニット（１０ａ〜１０ｆ）内で開始されることを特徴とする、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【従来技術】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文によるフィラメント製造装置と、フィラメント製造装置を用いた、請求項１０の前文による製造方法とに関する。
【０００２】
少なくとも一つの紡糸ノズルユニットを有し、少なくとも１本のフィラメントを少なくとも一つのポリマー溶液から製造するために提供される繊維製造装置であって、ポリマー溶液の重合を開始するために設けられている重合ユニットを備える繊維製造装置がすでに知られている。
【０００３】
本発明の目的は特に、本件に該当するタイプの、効率に関して特性が改善された装置を提供することにある。この目的は、本発明によれば請求項１及び１０に記載の特徴によって達成され、一方、本発明の有利な実施形態及び発展形は従属請求項に見出すことができる。
【本発明の利点】
【０００４】
本発明は、フィラメント製造装置、特に反応紡糸式フィラメント製造装置から進展したものであり、この装置は、少なくとも１本のフィラメントを少なくとも一つのポリマー溶液から、特に少なくとも一つの別のポリマー溶液から、好ましくは少なくとも一つの内部流体を用いて、特に好ましくは少なくとも一つの別の内部流体を用いて、有利には連続製造で製造するために設けられている少なくとも一つの、好ましくは厳密に一つの紡糸ノズルユニットと、ポリマー溶液の重合を、特に別のポリマー溶液の重合を好ましくは内部流体を用いて、特に好ましくは別の内部流体を用いて開始するために設けられている一つの、好ましくは厳密に一つの重合ユニットとを備える。
【０００５】
この重合ユニットが、重合を少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット内で開始するために設けられることが提案される。ここではフィラメントは、それが形成されるときに重合によって親水性官能基を持たせることができ、それによって連続製造における処理時間を減ずることができる。ポリマー溶液に含まれる高い比率のポリマーが架橋され、それによって材料コストを節減することができる。特に、官能基化及び有利にはフィラメントの形態などの、フィラメントの個々の特性を選択的に調整することができ、それによって、特にフィラメントの粗さ深度を増すことができ、ひいては流速を向上させることができる。全体としては、製造工程の効率、特にコスト効率、好ましくは時間効率及び／又は材料効率、また特に製品効率を改善することができる。
【０００６】
「フィラメント製造装置」とは、特に反応紡糸式フィラメント製造装置を、特に、少なくともフィラメントを特に反応紡糸法によって製造するために提供される製造装置を意味すると理解されたい。また、このフィラメントは、精密ろ過、好ましくは限外ろ過、特に好ましくはナノろ過のために特に提供される。「提供される（設けられる）」という用語は、特にプログラムされる、設計される、そして／又は装備される、を特に意味すると理解されるべきである。ある特定の機能のために一つの物体が提供されるということは、その物体がこの特定の機能を少なくとも一つの適用状態及び／又は動作状態において実行及び／又は遂行することを特に意味すると理解されるべきである。フィラメント製造装置は特に、好ましくは転相によるフィラメントの湿式紡糸のために提供され得る。
【０００７】
「反応紡糸」という表現は特に、ポリマー溶液の重合中にポリマー溶液が紡糸されるというフィラメント製造方法を意味すると理解されるべきである。「フィラメント」とは、細長い物体を特に意味すると理解されるべきものであり、その長手方向の長さが物体の直径の倍数に、少なくとも物体の直径の３倍に、好ましくは少なくとも６倍に、特に好ましくは１０倍に相当する。このフィラメントは特に、ある物質が溶解している液体を吸収するために、またその物質を液体から少なくとも部分的に分離するために、特に少なくとも大部分を分離するために、また特に好ましくは完全に分離するために提供され、このフィラメントは、分離された物質を有利には吸収し、液体を通過させる。フィラメントは、液体に対して部分的に透過性である構造を、好ましくは少なくとも部分的に膜を形成する特に多孔質構造を特に有する。フィラメントは中空繊維として、また好ましくは中空繊維膜として特に形成される。「ポリマー溶液」とは、少なくとも一つのポリマーと、特に別のポリマーと、少なくとも一つのポリマー及び／又は少なくとも一つの別のポリマーのための少なくとも一つの溶剤とを含む溶液を特に意味すると理解されるべきである。このポリマーは、特にフィラメントの膜を形成するために提供される。別のポリマーは、特にフィラメントの膜に細孔を形成するために提供される。別のポリマーはまた、重合によってフィラメントを親水性に官能化するために提供される。ポリマー溶液としては、ポリマーとして、特にポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ（アリーレンスルホン）（ＰＡＳ）及び／又はポリ（アリールエーテルスルホン（ＰＡＥＳ）がある。別のポリマーとして、ポリマー溶液は特にポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を含む。ポリマー溶液は、非溶剤、モノマー、コポリマー、プレポリマー、フィラー、色素、難燃剤、及び／又は重合開始剤などの、別の化学成分を特に含み得る。「重合させる（する）」という用語は、架橋と、少なくとも複数の節点及び／又は交差点を有利には生成することとを特に意味すると理解されるべきである。「重合を開始する」という表現は、ポリマー溶液、ポリマー及び／又は別のポリマーのうちの少なくとも一つのポリマーの重合を少なくとも間接的に、有利には直接引き起こす少なくとも一つの化学反応を開始することを特に意味すると理解されるべきである。「重合開始剤」という表現は、ポリマー溶液、有利にはポリマー及び／又は別のポリマーのうちの少なくとも一つの重合を間接的に、また好ましくは直接開始する少なくとも一つの化学反応を始めるために提供される物質を特に意味すると理解されるべきである。「内部流体」という表現は、ポリマー及び／又は別のポリマーのための少なくとも一つの非溶剤を含む流体を特に意味すると理解されるべきである。特に、内部流体は、溶剤、モノマー、コポリマー、プレポリマー、フィラー、色素、難燃剤、細孔発生剤及び／又は重合開始剤などのさらなる化学成分を含み得る。紡糸ノズルユニットは、好ましくはポリマー溶液を紡糸するために設けられる少なくとも一つの紡糸ノズル、及び特に複数の紡糸ノズルを特に備える。重合ユニットは、紡糸ノズルユニットと少なくとも部分的に一体的に形成され、好ましくは少なくとも大部分で一体的に形成され、特に好ましくは全体的に一体的に特に形成され、そして／又は有利には、紡糸ノズルユニット内で少なくとも部分的に、好ましくは大部分で、特に好ましくは全体的に一体化される。「少なくとも部分的に一体的に形成される」という表現は、本明細書では、少なくとも一つの物体の少なくとも一つの構成要素、特に物体自体が、少なくとも一つの別の物体の少なくとも一つの構成要素と一体的に形成されるという特に別の物体自体と一体的に形成されることを特に意味すると理解されるべきである。「一体的に形成される」という表現は、本明細書では、例えば溶接加工、接着剤接合加工、射出成型加工、及び／又は当業者には目的にかなうように見える他の加工による物質間接合を用いて少なくとも連結されることを特に意味すると理解されるべきである。「一体的に形成される」という表現はまた、有利には、「一部分として」と意味すると理解されるべきである。「一部分として」という表現は、一部片として形成されることを特に意味すると理解されるべきである。この一部片は、好ましくは、個々の半完成品、塊及び／又は鋳造物から、好ましくは射出成型加工で、特に一成分射出成形加工及び／又は多成分射出成形加工で製造される。
【０００８】
重合ユニットは、少なくとも一つの照射ユニットを備えることもまた提案され、この照射ユニットは、重合を開始するために、好ましくは紡糸ノズルユニット内で、電磁放射を少なくともポリマー溶液に、特に別のポリマー溶液、内部流体及び／又は追加的内部流体に当てるために提供される。照射ユニットは特に、少なくとも放射源に接続され、そして／又は有利には放射源を備え、この放射源は、電磁放射を好ましくは発生するために設けられる。電磁放射は、ある放射スペクトルを特に有し、その放射スペクトルの最大強度を、紫外線放射（ＵＶ）、特に近ＵＶ放射（ＵＶ−Ａ）、中ＵＶ放射（ＵＶ−Ｂ）、遠ＵＶ放射（ＵＶ−Ｃ−ＦＵＶ）、真空ＵＶ放射（ＵＶ−Ｃ−ＶＵＶ）及び／又は極端ＵＶ放射（ＥＵＶ）の範囲に特に有する。電磁放射、特に放射スペクトル、及び好ましくは最大強度の放射スペクトルは、有利には、特に少なくとも３．２ｅＶ、有利には少なくとも３．９４ｅＶ、より有利には少なくとも４．４３ｅＶ、好ましくは少なくとも６．２０ｅＶ、また特に好ましくは少なくとも１０．２５ｅＶの、及び／又は特に最大で１２４ｅＶ、有利には最大で１２．４ｅＶ、より有利には最大で６．２ｅＶ、好ましくは最大で４．４３ｅＶ、また特に好ましくは最大で３．９４ｅＶのエネルギーを有する。電磁放射、特に放射スペクトル、及び好ましくは最大強度の放射スペクトルは、より有利には、最大で３９０ｎｍ、有利には最大で３１５ｎｍ、より有利には最大で２８０ｎｍ、好ましくは最大で２００ｎｍ、また特に好ましくは最大で１２１ｎｍの、及び／又は特に少なくとも１０ｎｍ、有利には少なくとも１００ｎｍ、より有利には少なくとも２００ｎｍ、好ましくは少なくとも２８０ｎｍ、また特に好ましくは少なくとも３１５ｎｍの波長を有する。特に電磁放射が紡糸ノズルユニット内へと結合（カップリング）される位置における、及び／又は好ましくは電磁放射がポリマー溶液、別のポリマー溶液、内部流体及び／又は別の内部流体に当たる位置における電磁放射は特に、少なくとも０．０１ｍＷ／ｃｍ２、好ましくは少なくとも０．０５ｍＷ／ｃｍ２、特に好ましくは少なくとも０．２ｍＷ／ｃｍ２の、及び／又は特に最大で５ｍＷ／ｃｍ２、好ましくは最大で２ｍＷ／ｃｍ２、及び特に好ましくは最大で０．５ｍＷ／ｃｍ２の電力密度を特に有する。放射源は特に、ガス放電ランプ、特にハロゲン金属蒸気ランプ、好ましくは水銀蒸気ランプとして、レーザとして、発光ダイオード及び／又はレーザダイオードとして、形成することができる。特に、照射ユニットは、照射ユニットの電磁放射の特性、例えば、その放射スペクトル、特にその放射スペクトルの最大強度、及び／又はその電磁放射の電力密度のうちの少なくとも一つを、好ましくは経時的に変化させるために提供される。この変化は、オン及び／又はオフを切り替える過程とは特に異なる。電磁放射の少なくとも一つの特性を変化させるための照射ユニットは、特に少なくとも一つの光学構成要素を、例えば、特にハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、及び／又はバンドパスフィルタとして形成できる少なくとも一つの光学周波数フィルタ、少なくとも一つのレンズ、少なくとも一つのビームスプリッタ、少なくとも一つの減衰器、少なくとも一つのミラー、少なくとも一つのプリズム、及び／又は少なくとも一つの光変調器を有利には備える。
【０００９】
紡糸ノズルユニットは、電磁放射を少なくともポリマー溶液、別のポリマー溶液、内部流体及び／又は別の内部流体に当てるために、電磁放射に対して少なくとも部分的に透過性であることが考えられる。この目的のための紡糸ノズルユニットは特に、電磁放射に対して部分的に透過性である構成要素及び／又は開口部を有することができる。しかし、選択的な重合を実現するために、照射ユニットが、電磁放射を少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット内へと結合させるために設けられている少なくとも一つの放射誘導要素を備えることが提案される。放射誘導要素は特に、電磁放射を光学的に伝達するために設けられる。放射誘導要素は、特に光導波路として、及び好ましくは光ファイバとして形成される。放射誘導要素は、特に紡糸ノズルユニット上に及び／又は紡糸ノズルユニット内に配置され、破壊しなくても、また特に好ましくは工具がなくても取り外すことができるように、紡糸ノズルユニットに好ましくは接続される。
【００１０】
放射誘導要素、又は放射誘導要素の下流の光学ユニットの屈折率は、内部流体の屈折率及び／又はポリマー溶液の屈折率と有利には少なくとも実質的に同一にすることができる。「屈折率が別の屈折率と実質的に同一である」とは、本明細書では、これらの屈折率が互いに最大で２５％だけ、好ましくは最大で１０％だけ、好ましくは最大で５％だけ、また特に好ましくは最大で１％だけ異なることを特に意味すると理解されるべきである。特に、電磁放射をポリマー溶液及び／又は内部流体内へと結合させることが、結果として改善され得る。
【００１１】
放射誘導要素はまた、有利には電磁放射の結合を更に改善するために、凹形又は凸形の先端部を有することもできる。代替的又は付加的に、電磁放射を結合させるために放射誘導要素の下流に配置されたフィラメント製造装置の光学ユニットもまた、考えられ得る。
【００１２】
特に内部流体の中での電磁放射の誘導を改善するために、内部流体は、ポリマー溶液の屈折率よりも大きい、好ましくはかなり大きい屈折率を有することができる。「屈折率が別の屈折率よりもかなり大きい」とは、屈折率が別の屈折率よりも少なくとも１％だけ大きい、好ましくは少なくとも５％だけ大きい、好ましくは少なくとも１５％だけ大きい、また特に好ましくは少なくとも２５％だけ大きいことを本明細書では特に意味すると理解されるべきである。結果としてポリマー溶液と内部流体の間の境界面での全反射を有利に得ることができ、したがって、内部流体とポリマー溶液は液体放射誘導要素を形成する。
【００１３】
或いは、ポリマー溶液の中の放射の誘導を改善するために、ポリマー溶液は、内部流体の屈折率、及び好ましくは周囲環境の屈折率よりも大きい、好ましくはかなり大きい屈折率を有することとしてもよい。全反射は、ここではポリマー溶液と周囲環境の間の境界面に有利に得ることができ、したがって、内部流体とポリマー溶液は液体放射誘導要素を形成する。
【００１４】
放射誘導要素は、特に紡糸ノズルユニットの少なくとも一つの紡糸ノズル壁の中に少なくとも部分的に配置することができる。更に、紡糸ノズルユニットの中の放射誘導要素の主要区域は、内部流体及び／又はポリマー溶液の流れ方向に少なくとも実質的に平行であり、そして／又は内部流体チャンネル及び／又はポリマー溶液チャンネルの主要区域に少なくとも実質的に垂直とすることができる。紡糸ノズル壁は特に、放射誘導要素用の受入れチャンネルを有する。紡糸ノズル壁は、好ましくは、例えばプラスチック材料である透過性材料から少なくも部分的に、また、特に例えば金属である反射性材料から少なくとも部分的に構成することができ、それにより、液体放射誘導要素によって結合される電磁放射は、透過性材料と反射性材料の間の境界面においてポリマー溶液及び／又は内部流体の方向に反射される。液体放射誘導要素が、特に紡糸ノズル壁の中で、少なくとも部分的に湾曲した外形を有し、好ましくはポリマー溶液の方向に、及び／又は内部流体の方向に湾曲していることもまた考えられる。
【００１５】
放射誘導要素は、特に電磁放射を流体に、及び／又はポリマー溶液内へと結合させるために設けることができる。フィラメントの表面は、電磁放射が内部流体内へと結合されているときに有利に官能化することができる。フィラメントの構造もまた、電磁放射をポリマー溶液内へと結合させることによって有利に改善することができる。
【００１６】
紡糸ノズルユニットが、内部流体、特に前述の内部流体を誘導するために設けられている少なくとも一つの内部流体チャンネルと、ポリマー溶液を誘導するために設けられている少なくとも一つのポリマー溶液チャンネルとを有し、このポリマー溶液チャンネルが、少なくとも一つの断面内で、特に周方向に、少なくとも部分的に、好ましくは少なくとも広範囲に、特に好ましくは全体的に、内部流体チャンネルを取り囲むこともまた提案される。フィラメントの形態は、ここでは簡単に、且つ有利には安価に変えることができる。
【００１７】
紡糸ノズルユニットが、別のポリマー溶液を誘導するために設けられている少なくとも一つの別のポリマー溶液チャンネル、及び／又は、別の内部流体を誘導するために設けられている少なくとも一つの別の内部流体チャンネルを有することが考えられる。ポリマー溶液チャンネル及び／又は内部流体チャンネルは、特に互いに様々な組み合わせで配置することができ、少なくとも一つの断面内で、特に周方向に、少なくとも部分的に、好ましくは少なくとも広範囲に、特に好ましくは全体的に、互いに有利に取り囲むことができる。特に、ポリマー溶液チャンネルは、同じポリマー溶液を誘導するように有利に設けることができ、そして／又は内部流体チャンネルは、同じ内部流体を誘導するのに有利に設けることができる。フィラメントの多層形態を得るために、また特にフィラメントの安定性を特に安価に改善するために、紡糸ノズルユニットが少なくとも一つの別のポリマー溶液チャンネルを有することが提案され、これらポリマー溶液チャンネル及び別のポリマー溶液チャンネルは、異なるポリマー溶液を誘導するために設けられる。「異なるポリマー溶液」という表現は、少なくとも一つの化学成分が、有利には少なくとも一つのポリマーが互いに異なる複数のポリマー溶液を特に意味すると理解されるべきである。このポリマー溶液は特に、別のポリマー溶液中には存在しない少なくとも一つの化学成分、特に一つのポリマーを含み、又はその逆に含む。別のポリマー溶液は、好ましくはフッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むのに対し、ポリマー溶液にはフッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）がない。ポリマー溶液はまた、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）も含むのに対し、別のポリマー溶液にはポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）がない。紡糸ノズルユニットはまた、少なくとも一つの別の内部流体チャンネルを有することもでき、これら内部流体チャンネル及び別の内部流体チャンネルは、異なる内部流体を誘導するために設けられる。「異なる内部流体」という表現は、少なくとも一つの化学成分が、特に一つの非溶剤が互いに異なる複数の内部流体を特に意味すると理解されるべきである。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態では、電磁放射を少なくとも部分的に、少なくとも一つのチャンネル内に、好ましくはポリマー溶液チャンネル内に、特に複数のチャンネル内に、好ましくは、紡糸ノズルユニットのポリマー溶液チャンネル内に、別のポリマー溶液チャンネル内に、内部流体チャンネル内に及び／又は別の内部流体チャンネル内へと結合させるために、照射ユニットが設けられることが提案される。カップリングイン電磁放射の精度は、ここで更に改善することができる。照射ユニットは特に、少なくとも一つの放射誘導要素と、特にチャンネルごとの複数の放射誘導要素とを有する。放射誘導要素は、チャンネル上に及び／又はチャンネル内に配置される。放射誘導要素は、分解しなくても、また有利には工具がなくても取り外すことができるように、チャンネルに特に固定される。放射誘導要素がチャンネル上にフランジ装着され、そして／又は特に好ましくはチャンネル内に接着されることもまた考えられる。
【００１９】
フィラメント製造装置は、特に温度制御ユニットを有する。温度制御ユニットは、特に少なくともポリマー溶液の温度を変えるために設けられ、それによって特にポリマー溶液の粘性を調整することができる。重合ユニットが温度制御ユニットを、特に前述の、熱エネルギーを少なくともポリマー溶液、別のポリマー溶液、内部流体及び／又は別の内部流体に加えて重合を開始するために設けられる、温度制御ユニットを有することもまた提案される。その結果として、有利に均一な重合の開始を実現することができる。熱エネルギーは特に、少なくとも−５℃、好ましくは少なくとも５℃、特に好ましくは少なくとも３０℃の、及び／又は特に最大で２００℃、好ましくは最大で１５０℃、特に好ましくは最大で１００℃の、少なくともポリマー溶液、別のポリマー溶液、内部流体、及び／又は別の内部流体の温度に対応する。温度制御ユニットは、特にサーモクライオスタットとして形成することができる。温度制御ユニットは、熱エネルギーを吸収及び放出するために設けられる少なくとも一つの温度制御要素を好ましくは有する。この温度制御要素は、特に冷却器として形成される。温度制御ユニット、特に温度制御要素は、少なくとも部分的に紡糸ノズルユニットと一体的に形成される。温度ユニットはまた、熱エネルギーの交換のために温度制御要素に接続されている熱エネルギー源を有する。熱エネルギー源と温度制御要素は、少なくとも部分的に一体的に形成されることが特に考えられる。
【００２０】
重合ユニットが少なくとも一つの供給ユニットを備えることもまた提案され、この供給ユニットは、少なくとも一つの重合開始剤を、特に間接的に、また特に好ましくは直接的に紡糸ノズルユニットの、少なくとも一つのチャンネル、特に少なくとも複数のチャンネル、好ましくはポリマー溶液チャンネル、別のポリマー溶液チャンネル、内部流体チャンネル及び／又は別の内部流体チャンネルに供給するために設けられる。ここで、ポリマー溶液の重合は、紡糸ノズルの前で始まらないようにすることができる。供給ユニットは少なくとも一つの供給ラインを、特に少なくとも一つの供給ラインを紡糸ノズルユニットのチャンネルごとに、重合開始剤用に有する。重合開始剤は、過酸化物、ｔ−ブチルペルオキシピバレート及び／又はＨ２Ｏ２／ＣｕＣｌ２などの、特にラジカルスタータとすることができる。重合開始剤はまた、４，４，’−ジアジドスチルベン２，２’−二ナトリウムスルホネートなどの、特に光開始剤とすることもできる。特に、電磁放射、好ましくはその放射スペクトル、及び特に好ましくは放射スペクトルの最大強度は、重合開始剤の吸収スペクトルと少なくとも部分的に、特に少なくとも広範囲に、特に好ましくは全体的に一致するように選択される。例えば、４，４，’−ジアジドスチルベン２，２’−二ナトリウムスルホネートの吸収スペクトルは３５０〜３９０ｎｍのスペクトル範囲にある。特に、電磁放射の電力密度もまた、少なくとも重合開始剤の活性化に十分であるように選択される。例えば、４，４，’−ジアジドスチルベン２，２’−二ナトリウムスルホネートの活性化のための電力密度は、０．２〜０．５ｍＷ／ｃｍ２の電力範囲にある。特に、紡糸ノズルユニット及び／又はポリマー溶液の、及び特に内部流体の熱エネルギー、特に温度もまた、少なくとも重合開始剤の活性化に十分であるように、且つ重合開始剤の分解温度に有利に対応するように選択される。例えば、過酸化物を活性化する熱エネルギーは７０〜９０℃の温度範囲にある。
【００２１】
フィラメントの調節可能な製造を改善するために、外部条件に対して製造パラメータの調整を特に可能にするために、均一なフィラメントの品質を特に得るために、フィラメント製造装置が、重合を選択的に開始する重合ユニットを制御するために設けられている制御ユニットを有することが提案される。「制御ユニット」とは、重合ユニットの少なくとも一つの動作パラメータを開ループ制御及び／又は閉ループ制御によって制御するために好ましくは設けられている、電子ユニットを特に意味すると理解されるべきである。この制御ユニットは、好ましくは計算ユニットと、この計算ユニットに特に加えて、開ループ制御プログラム及び／又は閉ループ制御プログラムが記憶されているメモリユニットとを備え、この制御プログラムは、計算ユニットによって実行されるべく提供される。重合ユニットの「動作パラメータ」という表現は、電磁放射の特性、例えば、放射スペクトル、強度及び特にその経時的な推移、温度制御ユニットの特性、例えば熱エネルギー、特に温度及び有利にはその経時的な推移、及び／又は紡糸ノズルユニットを通るポリマー溶液、別のポリマー溶液、内部流体及び／又は別の内部流体の流速などの製造特性、及び／又は特にポリマー溶液のポリマーと重合開始剤との物質量比、を特に意味すると理解されるべきである。
【００２２】
本発明はまた、製造方法、特に反応紡糸製造方法から、紡糸ノズルユニットを有するフィラメント製造装置と共に進展し、少なくとも１本のフィラメントが、紡糸ノズルユニットを用いて少なくとも一つのポリマー溶液から製造され、重合が、少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット内で開始される。結果として、製造工程の効率、特にコスト効率、好ましくは時間効率及び／又は材料効率、並びに特に製品効率を改善することができる。
【００２３】
さらなる利点が、図面についての以下の説明から明確になる。図面は、本発明の三つの例示的な実施形態を示す。図面、説明、及び請求項は、多数の特徴を組み合わせて含む。当業者であれば、これらの特徴をまた個別に適切に考察し組み合わせて、別の有用な組み合わせを形成するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】フィラメント製造装置を用いてフィラメントを製造するシステムを示す概略側面図である。
【図２】フィラメント製造装置の一部を示す断面図である。
【図３】フィラメント製造装置を用いてフィラメントを製造する方法を示す概略流れ図である。
【図４】フィラメント製造装置の一部の別の例示的な実施形態を示す概略図である。
【図５】図４のフィラメント製造装置の一部を示す断面図である。
【図６】フィラメント製造装置の一部の例示的な代替実施形態を示す概略図である。
【図７】図６のフィラメント製造装置の一部を示す断面図である。
【図８】フィラメント製造装置の一部の別の例示的な実施形態を示す断面図である。
【図９】図８のフィラメント製造装置の一部を示す平面図である。
【図１０】フィラメント製造装置の一部の別の例示的な実施形態を示す断面図である。
【図１１】フィラメント製造装置の一部の別の例示的な実施形態を示す断面図である。
【図１２】図１１のフィラメント製造装置の一部を示す平面図である。
【例示的な実施形態の説明】
【００２５】
図１は、反応紡糸式フィラメント製造装置として形成されたフィラメント製造装置を用いてフィラメント１６ａを製造するシステム４８ａの概略的構造を示す。フィラメント製造装置は、連続製造の動作状態でフィラメント１６ａを製造する。フィラメント製造装置は、動作状態においてフィラメント１６ａを中空糸膜として形成する。
【００２６】
フィラメント製造装置は、紡糸ノズルユニット１０ａ（図２参照）を有する。紡糸ノズルユニット１０ａは、動作状態においてフィラメント１６ａを連続して製造する。紡糸ノズルユニット１０ａは、動作状態においてポリマー溶液１２ａからフィラメント１６ａを製造する。本実施形態では、紡糸ノズルユニット１０ａは、動作状態において内部流体３０ａを用いてフィラメント１６ａを付加的に製造する。しかし、紡糸ノズルユニット１０ａがフィラメント１６ａを、少なくとも一つの別のポリマー溶液及び／又は少なくとも一つの別の内部流体から製造することができることもまた考えられる。
【００２７】
ポリマー溶液１２ａは、少なくとも一つのポリマーを含む。ポリマーは、動作状態においてフィラメント１６ａを形成する。このポリマーはポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）である。ポリマー溶液１２ａは代替的又は付加的に、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ（アリーレンスルホン）（ＰＡＳ）及び／又はポリ（アリールエーテルスルホン（ＰＡＥＳ）を含み得る。ポリマー溶液１２ａはまた、少なくとも一つの別のポリマーを含む。この別のポリマーは細孔発生剤である。別のポリマーは、動作状態において、フィラメント１６ａに細孔を形成する。別のポリマーは、動作状態においてフィラメント１６ａを重合によって親水性に官能化する。本実施形態では、別のポリマーはポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）である。しかし、別のポリマーが、当業者には有利に見える別の細孔発生剤であることもまた考えられる。更に、ポリマー溶液１２ａは溶剤を含む。この溶剤は、これらのポリマーのうちの少なくとも一つに対する溶剤である。本実施形態では、溶剤は、これらのポリマー及び別のポリマーに対する溶剤である。ポリマー溶液１２ａが、非溶剤、モノマー、コポリマー、プレポリマー、フィラー、色素、難燃剤及び／又は重合開始剤などの別の化学成分を含み得ることもまた考えられる。
【００２８】
内部流体３０ａは、少なくとも一つの非溶剤を含む。この非溶剤は、ポリマー溶液１２ａに含まれるポリマーのうちの少なくとも一つに対する非溶剤である。内部流体３０ａが、溶剤、モノマー、コポリマー、プレポリマー、フィラー、色素、難燃剤、細孔発生剤及び／又は重合開始剤などの別の化学成分を含み得ることもまた考えられる。
【００２９】
紡糸ノズルユニット１０ａは、少なくとも一つの紡糸ノズル５０ａを有する。紡糸ノズル５０ａは、動作状態においてポリマー溶液１２ａを紡糸する。紡糸ノズルユニット１０ａは、ポリマー溶液チャンネル３４ａを有する。ポリマー溶液チャンネル３４ａは、動作状態においてポリマー溶液１２ａを誘導する。紡糸ノズルユニット１０ａはまた、内部流体チャンネル２６ａを有する。内部流体チャンネル２６ａは、動作状態において内部流体３０ａを誘導する。ポリマー溶液チャンネル３４ａは、一つの断面内において少なくとも部分的に内部流体チャンネル２６ａを取り囲む。ポリマー溶液チャンネル３４ａは、内部流体チャンネル２６ａを少なくとも部分的に周方向に取り囲む。ポリマー溶液チャンネル３４ａは、紡糸ノズル５０ａを少なくとも部分的に形成している。内部流体チャンネル２６ａは、紡糸ノズル５０ａを少なくとも部分的に形成している。付加的又は代替的に、紡糸ノズルユニット１０ａは、少なくとも一つの別のポリマー溶液チャンネル及び／又は少なくとも一つの別の内部流体チャンネルを有することができ、これらのチャンネルは、ポリマー溶液チャンネル及び／又は内部流体チャンネルと少なくとも実質的に同等のようにして形成される。この場合、ポリマー溶液チャンネル及び／又は内部流体チャンネルは、互いに異なる組み合わせで配置することができる。ポリマー溶液チャンネルと内部流体チャンネルが、少なくとも部分的に、少なくとも一つの断面内において、互いに特に周方向に取り囲むことが考えられる。特に、ポリマー溶液チャンネル及び／又は内部流体チャンネルは、有利には、同じポリマー溶液及び／又は同じ内部流体を誘導するために設けることができる。代替的又は付加的に、ポリマー溶液チャンネルは、有利には、異なるポリマー溶液を誘導するために設けることができ、そして／又は内部流体チャンネルは、有利には、異なる内部流体を誘導するために設けることができる。
【００３０】
フィラメント製造装置は、重合ユニット１８ａを有する。重合ユニット１８ａは、少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット１０ａと一体的に形成される。重合ユニット１８ａは、紡糸ノズルユニット１０ａ内に少なくとも部分的に組み込まれる。重合ユニット１８ａは、動作状態において、ポリマー溶液１２ａの重合を紡糸ノズルユニット１０ａ内で開始する。
【００３１】
供給ユニット３８ａは、ポリマー溶液供給ライン５４ａを有する。ポリマー溶液供給ライン５４ａは、紡糸ノズルユニット１０ａのポリマー溶液チャンネル３４ａに接続されている。供給ユニット３８ａはまた、内部流体供給ライン５６ａを有する。内部流体供給ライン５６ａは、紡糸ノズルユニット１０ａの内部流体チャンネル２６ａに接続されている。
【００３２】
動作状態において、供給ユニット３８ａは、重合開始剤をポリマー溶液チャンネル３４ａに供給する。供給ユニット３８ａは、重合開始剤用の重合開始剤供給ライン５８ａを有する。重合開始剤供給ライン５８ａは、紡糸ノズルユニット１０ａのポリマー溶液チャンネル３４ａに接続されている。重合開始剤は、ポリマー溶液１２ａに供給される。重合開始剤がポリマー溶液１２ａに供給されると、重合開始剤はポリマー溶液１２ａの一部になる。供給ユニット３８ａはミキサ６０ａを有する。ミキサ６０ａは、動作状態においてポリマー溶液１２ａと重合開始剤を混合する。ポリマー溶液供給ライン５４ａは、ミキサ６０ａに接続されている。重合開始剤供給ライン５８ａは、ミキサ６０ａに接続されてる。ミキサ６０ａは、紡糸ノズルユニット１０ａのポリマー溶液チャンネル３４ａに接続されている。ミキサ６０ａは、静的ミキサとして形成される。特に小型の実施形態を実現するために、ミキサ６０ａはまた、紡糸ノズルユニット１０ａに組み込むこともできる。特に、紡糸ノズルユニット１０ａのポリマー溶液チャンネル３４ａは、ミキサ６０ａを少なくとも部分的に形成することができる。本実施形態では、重合開始剤供給ライン５８ａは、ポリマー溶液チャンネル３４ａに間接的に接続されている。或いは、重合開始剤供給ライン５８ａは、ポリマー溶液チャンネル３４ａに直接接続することもできる。
【００３３】
動作状態において、供給ユニット３８ａはまた、重合開始剤を内部流体チャンネル２６ａにも供給する。重合開始剤が内部流体３０ａに供給された後、重合開始剤は内部流体３０ａの一部になる。供給ユニット３８ａは、重合開始剤用の別の重合開始剤供給ライン６４ａを有する。この別の重合開始剤供給ライン６４ａは、紡糸ノズルユニット１０ａの内部流体チャンネル２６ａに接続されている。重合開始剤は、内部流体３０ａに供給される。供給ユニット３８ａは、別のミキサ６４ａを有する。別のミキサ６４ａは、動作状態において内部流体３０ａと重合開始剤を混合する。内部流体供給ライン５６ａは、別のミキサ６４ａに接続されている。別の重合開始剤供給ライン６２ａは、別のミキサ６４ａに連結される。別のミキサ６４ａは、紡糸ノズルユニット１０ａの内部流体チャンネル２６ａに接続されている。別のミキサ６４ａは、静的ミキサとして形成されている。特に小型の実施形態を実現するために、ミキサ６４ａはまた、紡糸ノズルユニット１０ａに組み込むこともできる。特に、紡糸ノズルユニット１０ａの内部流体チャンネル２６ａは、ミキサ６４ａを少なくとも部分的に形成することができる。本実施形態では、別の重合開始剤供給ライン６２ａは、内部流体チャンネル２６ａに間接的に接続されている。或いは、重合開始剤供給ライン５８ａは、内部流体チャンネル２６ａに直接接続することもできる。ミキサ６０ａ、６４ａのうちの少なくとも一つ、特に別のミキサ６４ａを不要にできることが特に考えられる。
【００３４】
供給ユニット３８ａが、重合開始剤をポリマー溶液チャンネル３４ａにだけ供給するために設けられることが考えられる。しかしながら、供給ユニット３８ａが、重合開始剤を内部流体チャンネル２６ａにだけ供給するために設けられることもまた考えられる。供給ユニット３８ａが、それぞれ異なる重合開始剤をポリマー溶液チャンネル３４ａ及び内部流体チャンネル２６ａに供給することもまた考えられる。
【００３５】
ポリマー溶液１２ａ、内部流体３０ａ及び／又は重合開始剤を供給するために、供給ユニット３８ａはまた、少なくとも一つのポンプを、特に一つのポンプを供給されるべき物質ごとに有する。供給ユニット３８ａはまた、少なくとも一つのフィルタを有する。このフィルタは、動作状態において、ポリマー溶液及び／又は内部流体の未溶解成分をろ過する。
【００３６】
重合開始剤は、本実施形態では光開始剤である。この光開始剤は、４，４，’−ジアジドスチルベン２，２’−二ナトリウムスルホネートである。しかし、重合開始剤がラジカルスタータとして形成されることもまた考えられる。ラジカルスタータは、例えば、過酸化物、ｔ−ブチルペルオキシピバレート及び／又はＨ２Ｏ２／ＣｕＣｌ２とすることができる。
【００３７】
重合ユニット１８ａは、少なくとも一つの照射ユニット２０ａを備える。照射ユニット２０ａは、少なくとも一つの動作状態において、重合を開始するために、電磁放射をポリマー溶液１２ａに、特にポリマー溶液１２ａに含まれる重合開始剤に当てる。照射ユニット２０ａはまた、動作状態において、重合を開始するために、電磁放射を内部流体３０ａに、特に内部流体３０ａに好ましくは含まれる重合開始剤に当てる。或いは、照射ユニット１２ａは、電磁放射を単にポリマー溶液１２ａ又は内部流体３０ａだけに当てるために設けることもできる。照射ユニット２０ａは、電磁放射をポリマー溶液１２ａ及び／又は内部流体３０ａに、これらが重合開始剤と混合された後に当てる。
【００３８】
照射ユニット２０ａは、少なくとも一つの放射源６６ａ、６８ａを有する。本実施形態では、照射ユニット２０ａは、放射源６６ａ、６８ａを紡糸ノズルユニット１０ａのチャンネル２６ａ、３４ａそれぞれに有する。照射ユニット２０ａは、内部流体チャンネル２６ａ用の放射源６６ａを有する。照射ユニット２０ａは、ポリマー溶液チャンネル３４ａ用の放射源６８ａを有する。放射源６６ａ、６８ａは、少なくとも実質的に互いに同等のようにして形成される。したがって、以下では一つの放射源６６ａについてだけ説明する。以下の説明はまた、原則的に放射源６８ａに転じることもできる。しかし、放射源６６ａ、６８ａが互いに違うように形成され、例えば電磁放射の放射スペクトルに関して異なることもまた考えられる。
【００３９】
放射源６６ａは、レーザダイオードとして形成されている。しかし、放射源６６ａがガス放電ランプ、特にハロゲン金属蒸気ランプ、好ましくは水銀蒸気ランプとして、レーザとして、及び／又は発光ダイオードとして形成できることもまた考えられる。放射源６６ａは、動作状態において電磁放射を発生する。この電磁放射は、最大強度が紫外線放射の範囲にある放射スペクトルを有する。電磁放射の放射スペクトルの最大強度は、重合開始剤の吸収スペクトルと少なくとも部分的に一致するように選択される。本実施形態では、電磁放射は、最大強度が近ＵＶ放射の範囲にある放射スペクトルを有する。しかし、電磁放射が、最大強度が近ＵＶ放射（ＵＶ−Ａ）、中ＵＶ放射（ＵＶ−Ｂ）、遠ＵＶ放射（ＵＶ−Ｃ−ＦＵＶ）、真空ＵＶ放射（ＵＶ−Ｃ−ＶＵＶ）及び／又は極端ＵＶ放射（ＥＵＶ）の範囲にある放射スペクトルを有することもまた考えられる。電磁放射の最大強度の放射スペクトルは、エネルギーが少なくとも３．２ｅＶである。電磁放射の最大強度の放射スペクトルは、エネルギーが最大で３．９４ｅＶである。電磁放射の最大強度の放射スペクトルはまた、波長が最大で３９０ｎｍである。電磁放射の最大強度の放射スペクトルはまた、波長が少なくとも３５０ｎｍである。電磁放射の電力密度は、少なくとも重合開始剤の活性化に十分であるように選択される。電磁放射は、電磁放射が紡糸ノズルユニット１０ａ内へと結合される位置において、電力密度が少なくとも０．２ｍＷ／ｃｍ２である。電磁放射は、電磁放射が紡糸ノズルユニット１０ａ内へと結合される位置において、電力密度が最大で０．５ｍＷ／ｃｍ２である。
【００４０】
照射ユニット２０ａは、特に電磁放射の特性を変えるための別の光学構成要素を有し得る。電磁放射の特性は、経時的に変えられる。変えられるべき電磁放射の特性は、例えば放射スペクトルの最大強度である。放射スペクトルの最大強度を変えるために、本実施形態の照射ユニット２０ａは、シャッタ、減衰器及び／又は光学フィルタ（図示せず）を有する。例えば光学フィルタは、ここではハイパスフィルタ、ローパスフィルタ及び／又はバンドパスフィルタとして形成することができる。更に、電力密度などの電磁放射の別の特性もまた、別の光学要素を用いて変えることができる。照射ユニット２０ａは、光変調器、レンズ、ビームスプリッタ及び／又はミラーなどの別の光学要素を備えることができる。
【００４１】
少なくともポリマー溶液１２ａ及び／又は内部流体３０ａに電磁放射を当てるための紡糸ノズルユニット１０ａが、電磁放射に対して少なくとも部分的に透過性であり得ることが考えられる。例えば、紡糸ノズルユニット１０ａは、少なくとも部分的に透過性の構成要素及び／又は開口部を有することができる。本実施形態では、照射ユニット２０ａは、電磁放射を紡糸ノズルユニット１０ａ内へと結合させるための少なくとも一つの放射誘導要素２２ａ、２４ａを備える。照射ユニット２０ａは、動作状態において電磁放射を紡糸ノズルユニット１０ａの少なくとも一つのチャンネル２６ａ、３４ａ内へと結合させる。照射ユニット２０ａは、放射誘導要素２２ａ、２４ａをチャンネル２６ａ、３４ａそれぞれに有する。照射ユニット２０ａは、少なくとも一つの動作状態において、電磁放射を少なくとも部分的にポリマー溶液チャンネル３４ａ内へと結合させる。本実施形態では、照射ユニット２０ａは、電磁放射をポリマー溶液チャンネル３４ａ内へと結合させるための放射誘導要素２２ａを備える。照射ユニット２０ａは、少なくとも一つの動作状態において、電磁放射を少なくとも部分的に内部流体チャンネル２６ａ内へと結合させる。更に、照射ユニット２０ａは、電磁放射を内部流体チャンネル２６ａ内へと結合させるための放射誘導要素２４ａを有する。放射誘導要素２２ａは、放射源６８ａに光学的に接続されている。放射誘導要素２４ａは、放射源６６ａに光学的に接続されている。代替的又は付加的に、照射ユニット２０ａは、少なくとも一つの動作状態において、電磁放射を少なくとも部分的に少なくとも一つの別のポリマー溶液チャンネル及び／又は内部流体チャンネル内へと結合させることができる。
【００４２】
放射誘導要素２２ａ、２４ａは、互いに少なくとも実質的に同等であるような態様で形成される。したがって、以下では一つの放射誘導要素２２ａについてだけ説明する。以下の説明はまた、原則的に放射誘導要素２４ａに置き換えることもできる。しかし、放射誘導要素２２ａ、２４ａが互いに違うように形成されることもまた考えられる。
【００４３】
放射誘導要素２２ａは、動作状態において電磁放射を光学的に伝達する。放射誘導要素２２ａは、電磁放射を放射源６８ａから紡糸ノズルユニット１０ａまで伝達する。放射誘導要素２２ａ、２４ａは、動作状態において電磁放射を紡糸ノズルユニット１０ａ内へと結合される。放射誘導要素２２ａ、２４ａは、光ファイバとして形成される。放射誘導要素２２ａ、２４ａは、紡糸ノズルユニット１０ａ内に配置される。放射誘導要素２２ａ、２４ａは、分解せずとも取り外すことができるように紡糸ノズルユニット１０ａに接続されている。放射誘導要素２２ａ、工具がなくても取り外すことができるように紡糸ノズルユニット１０ａに接続されている。しかし、放射誘導要素２２ａ、２４ａが、紡糸ノズルユニット１０ａにフランジ装着され、そして／又はそこに接合されることもまた考えられる。
【００４４】
放射誘導要素２２ａの屈折率は、ポリマー溶液チャンネル３４ａを通って流れるポリマー溶液１２ａの屈折率と実質的に同一とすることができる。更に、放射誘導要素２４ａの屈折率もまた、内部流体チャンネル２６ａを通って流れる内部流体３０ａの屈折率と実質的に同一とすることができる。
【００４５】
放射誘導要素２２ａは、結合を好適に更に改善するために、凹形の、また好ましくは凸型の先端部を有することができる。代替的又は付加的に、放射誘導要素２２ａの下流に配置されたフィラメント製造装置の光学ユニットもまた、電磁放射での結合用に考えられ得る。
【００４６】
放射誘導要素２４ａもまた、結合を好適に更に改善するために、凹形の、また好ましくは凸型の先端部を有することができる。代替的又は付加的に、放射誘導要素２４ａの下流に配置されたフィラメント製造装置の光学ユニットもまた、電磁放射での結合用に考えられ得る。
【００４７】
特に内部流体３０ａ内での電磁放射の誘導を改善するために、ポリマー溶液１２ａの屈折率よりも大きい、好ましくはかなり大きい屈折率を有する内部流体３０ａを使用することができる。内部流体３０ａとポリマー溶液１２ａは、液体放射誘導要素１１０ａを形成する。或いは、内部流体３０ａの屈折率、及び特に周囲環境の屈折率よりも大きい、好ましくはかなり大きい屈折率を有するポリマー溶液１２ａが、ポリマー溶液１２ａ内での放射の誘導を改善するために使用され得る。
【００４８】
重合ユニット１８ａはまた、温度制御ユニット４４ａも有する。温度制御ユニット４４ａは、重合を開始するために、少なくとも一つの動作状態において熱エネルギーを少なくともポリマー溶液１２ａに加える。照射ユニット２０ａ及び／又は温度制御ユニット４４ａが共同で、又は互いが個別に、重合を開始できることが考えられる。温度制御ユニット４４ａは、少なくとも一つの動作状態において、熱エネルギーを少なくとも内部流体３０ａに加える。代替的又は付加的に、温度制御ユニットは、重合を開始するために、熱エネルギーを別のポリマー溶液及び／又は別の内部流体に加えることができる。熱エネルギーは、少なくとも重合開始剤の活性化に十分であるように選択される。この熱エネルギーは、重合開始剤の分解温度に対応する。
【００４９】
温度制御ユニット４４ａは、熱エネルギー源７０ａを有する。温度制御ユニット４４ａはまた、温度制御要素７２ａを有する。温度制御要素７２ａは、熱エネルギーを吸収し、そして／又は熱エネルギーを放出する。温度制御要素７２ａは、冷却器として形成される。温度制御要素７２ａは、熱エネルギーを交換するために熱エネルギー源７０ａに接続されている。本実施形態では、温度制御要素７２ａは、熱移送要素７４ａにより熱エネルギー源７０ａに接続されている。熱移送要素７４ａは、熱エネルギー源７０ａから熱エネルギーを吸収し、温度制御要素７２ａへ放出する。温度制御要素７２ａは、紡糸ノズルユニット１０ａの本体７８ａと一体的に形成される。温度制御要素７２ａは、冷却器として形成される。温度制御ユニットは、特にサーモクライオスタットとして形成することができる。
【００５０】
フィラメント製造装置は制御ユニット４６ａを有する。制御ユニット４６ａは、少なくとも一つの動作状態において、重合を選択的に開始するように重合ユニット１８ａを制御する。制御ユニット４６ａは、紡糸ノズルユニットに接続されている。制御ユニット４６ａは、重合ユニット１８ａに接続されている。制御ユニット４６ａは、照射ユニット２０ａに接続されている。制御ユニットは供給ユニット３８ａに接続されている。制御ユニット４６ａは、温度制御ユニット４４ａに接続されている。制御ユニット４６ａは、電子ユニットとして形成されている。制御ユニット４６ａは、動作状態において、重合ユニット１８ａの少なくとも一つの動作パラメータを開ループ制御及び／又は閉ループ制御によって制御する。制御ユニット４６ａは、計算ユニット（図示せず）を備える。制御ユニット４６ａは、メモリユニット（図示せず）を有する。制御ユニット４６ａは、開ループ制御プログラム及び／又は閉ループ制御プログラムを有する。開ループ制御プログラム及び／又は閉ループ制御プログラムは、メモリユニットに記憶される。開ループ制御プログラム及び／又は閉ループ制御プログラムは、少なくとも一つの動作状態において計算ユニットによって実行される。本実施形態では、制御ユニット４６ａは、動作状態において電磁放射の強度を動作パラメータとして変化させる。制御ユニット４６ａは、動作状態においてまた動作パラメータを経時的に変化させる。制御ユニット４６ａはまた、温度制御ユニット４４ａの熱エネルギーを動作パラメータとして変化させる。制御ユニット４６ａはまた、紡糸ノズルユニット１０ａを通るポリマー溶液及び／又は内部流体の流速、及び／又は特にポリマー溶液のポリマーと重合開始剤との、動作パラメータとしての物質量比を変化させる。
【００５１】
図３は、フィラメント製造装置を用いてフィラメント１６ａを製造する方法の概略的な流れ図を示す。
【００５２】
方法ステップ８０ａで、ポリマー溶液１２ａが製造される。加えて、別のポリマー溶液をこの方法ステップで製造することができる。ポリマー溶液１２ａは、供給ユニット３８ａによって受け入れられる。供給ユニット３８ａのポリマー溶液供給ライン５４ａは、ポリマー溶液１２ａを受け入れる。これらのポリマー溶液がそれぞれ異なるポリマー溶液であることが特に考えられる。
【００５３】
方法ステップ８２ａで、内部流体３０ａが製造される。内部流体３０ａは、供給ユニット３８ａによって受け入れられる。供給ユニット３８ａの内部流体供給ライン５６ａは、内部流体を受け入れる。加えて、別の内部流体をこの方法ステップで更に製造することができる。これらの内部流体がそれぞれ異なる内部流体であることが特に考えられる。
【００５４】
方法ステップ８４ａで、ポリマー溶液１２ａがろ過される。供給ユニット３８ａは、この目的のためのフィルタを有する。
【００５５】
方法ステップ８６ａで、重合開始剤が供給ユニット３８ａによって受け入れられる。この目的のために、供給ユニット３８ａは重合開始剤供給ライン５８ａを有する。この目的のための供給ユニットはまた、別の重合供給ライン６２ａを有する。ポリマー溶液１２は、重合開始剤と混合される。内部流体３０ａは、重合開始剤と混合される。或いは、ポリマー溶液だけ、又は内部流体だけを重合開始剤と混合することもできる。混合の後、重合開始剤はポリマー溶液１２ａ及び／又は内部流体３０ａの一部になる。重合開始剤を含むポリマー溶液１２ａ、及び／又は重合開始剤を含む内部流体３０ａはまた、紡糸ノズルユニット１０ａに供給される。
【００５６】
方法ステップ８８ａで、少なくともフィラメント１６ａが、紡糸ノズルユニット１０ａを用いてポリマー溶液１２ａから、及び／又は内部流体３０ａを用いて製造され、重合が少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット１０ａの中で開始される。
【００５７】
方法ステップ９０ａで、フィラメント１６ａが沈殿槽で沈殿される。
【００５８】
方法ステップ９２ａで、フィラメント１６ａは別の沈殿槽で沈殿される。沈殿槽と別沈殿槽は、沈殿槽温度が異なる。
【００５９】
方法ステップ９４ａで、フィラメント１６ａはリールに巻き取られる。フィラメントは、有利にはここで少なくとも２ｒｐｍ、及び／又は最大で７ｒｐｍの速度で巻き取られる。
【００６０】
方法ステップ９６ａで、フィラメント１６ａは洗浄タンクの中に導入される。フィラメント１６ａは、洗浄タンクで洗い流される。ポリマー溶液１２ａ及び内部流体３０ａの残留物はここで、フィラメント１６ａから除去される。
【００６１】
方法ステップ９８ａで、フィラメントは調整タンク内に導入される。フィラメント１６ａの調整が行われる。この調整は次亜塩素酸塩を用いて行われる。ポリマー溶液１２ａのうちのわずかな未重合部分がここでフィラメント１６ａから分離される。
【００６２】
方法ステップ１００ａで、フィラメント１６ａが水洗いされる。
【００６３】
方法ステップ１０２ａで、フィラメント１６ａがグリセロール分解される。フィラメント１６ａがグリセロールと接触する。フィラメント１６ａの可撓性及び／又は柔軟性がここで改善される。
【００６４】
方法ステップ１０４ａでフィラメント１６ａが乾燥される。
【００６５】
図４〜図１１は、本発明の別の例示的な実施形態を示す。以下の説明及び図面は、例示的な各実施形態間の違いに基本的に限定されたものであるが、他の例示的な実施形態の、特に図１〜３の図面及び／又は説明もまた、同じ名称を有する構成要素に関して、特に同様の参照符号を有する構成要素に関して、参照されるものである。例示的な各実施形態を区別するために、図１〜３の例示的な実施形態の参照符号の後ろには文字ａが付されている。文字ａは、図４〜１１の別の例示的な実施形態では文字ｂ〜ｆに置き換えられている。
【００６６】
図４及び図５は、フィラメント製造装置の別の例示的な実施形態を概略図で、また一つは断面図で示す。この例示的な実施形態はここでは、重合供給ライン６２ｂが内部流体チャンネル２６ａに直接接続されているという点で、以前の例示的な実施形態と少なくとも基本的に異なる。別のミキサ６４ｂは、ここでは内部流体チャンネルによって形成することができる。しかし、別法として、別のミキサ６４ｂは割愛することもできる。照射ユニット２０ｂもまた、ただ一つの放射源６６ｂを有する。照射ユニット２０ｂは、ただ一つの光誘導要素２４ｂを有する。本実施形態では、内部流体２６、及び内部流体３０ｂの一部である重合開始剤が特に、電磁放射に曝される。電磁放射は、内部流体チャンネル３０ｂ内へと結合される。
【００６７】
図６及び図７は、フィラメント製造装置の例示的な代替実施形態を概略図で、また一つは断面図で示す。この例示的な実施形態はここでは、紡糸ノズルユニットが別のポリマー溶液チャンネル３６ｃを有するという点で、以前の例示的な実施形態と少なくとも基本的に異なる。別のポリマー溶液チャンネル３６ｃは、動作状態において別のポリマー溶液１４ｃを誘導する。別のポリマー溶液チャンネル３６ｃは、ポリマー溶液チャンネル３４ｃを取り囲む。ポリマー溶液チャンネル３４ｃ及び別のポリマー溶液チャンネル３６ｃは、異なるポリマー溶液１２ｃ、１４ｃを誘導するために設けられる。ポリマー溶液１２ｃと別のポリマー溶液１４ｃは、互いに少なくとも一つのポリマーが異なる。ポリマー溶液１２ｃはポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）を含むのに対し、別のポリマー溶液１４ｃにはポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）がない。別のポリマー溶液１４ｃはフッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むのに対し、ポリマー溶液１２ｃにはフッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）がない。供給ユニット３８ｂもまた、別のポリマー溶液供給ライン５５ｃを有する。供給ユニット３８ｃもまた、追加の重合開始剤供給ライン５９ｃを有する。供給ユニット３８ｃは、追加のミキサ６１ｃを有する。照射ユニット２０ｃは、追加の放射源６９ｃを有する。照射ユニット２０ｃもまた、電磁放射を紡糸ノズルユニット１０ｃ内へと結合させるために、追加の放射誘導要素２５ｃを有する。照射ユニット２０ｃは、動作状態において、電磁放射を少なくとも別の重合チャンネル３６ｃ内へと結合させる。
【００６８】
図８及び図９は、フィラメント製造装置の例示的な代替実施形態の一部を断面図及び平面図で示す。フィラメント製造装置は、紡糸ノズルユニット１０ｄを備える。フィラメント製造装置はまた、照射ユニット２０ｄを備える。照射ユニット２０ｄは、電磁放射を紡糸ノズルユニット１０ｄ内へと結合させるために、少なくとも一つの放射誘導要素２２ｄ、２４ｄを備える。照射ユニット２０ｄは、少なくとも一つの動作状態において、電磁放射を少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット１０ｄの内部流体チャンネル２６ｄ内へと結合させる。照射ユニット２０ｄは、少なくとも一つの動作状態において、電磁放射を少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット１０ｄのポリマー溶液チャンネル３４ｄ内へと結合させる。
【００６９】
紡糸ノズルユニット１０ｄは、紡糸ノズル５０ｄを有する。紡糸ノズル５０ｄは紡糸ノズル壁５１ｄを有する。紡糸ノズル壁５１ｄは、紡糸ノズルユニット１０ｄの少なくとも一つのチャンネル、特にポリマー溶液チャンネル３４ｄを区切る。紡糸ノズル壁５１ｄは、受入れチャンネル１０６ｄを有する。受入れチャンネル１０６ｄは、放射誘導要素２２ｄを受け入れるために設けられている。紡糸ノズル壁５１ｄは、第１の部分５２ｄを有する。第１の部分５２ｄは、金属などの反射性材料から構成される。紡糸ノズル壁５１ｄはまた、第２の部分５３ｄを有する。第２の部分５３ｄは、透過性材料から構成される。受入れチャンネル１０６ｄは、第２の部分５３ｄ内に配置されている。受入れチャンネル１０６ｄは、ポリマー溶液チャンネル３４ｄに少なくとも実質的に平行に延びている。
【００７０】
放射誘導要素２２ｄは、紡糸ノズル壁５１ｄ内に少なくとも部分的に配置されている。放射誘導要素２２ｄは、受入れチャンネル１０６ｄ内に少なくとも部分的に配置されている。本実施形態では、放射誘導要素２２ｄは、ポリマー溶液チャンネル３４ｄに少なくとも実質的に平行に延びている。放射誘導要素２２ｄは、第２の部分５３ｄ内に配置されている。放射誘導要素２２ｄは、電磁放射を第２の部分５３ｄ内へと結合させる。電磁放射は、第１の部分５２ｄと第２の部分５３ｄの間の境界面１０８ｄで、ポリマー溶液チャンネル３４ｄの方向に反射され、特にその中へと結合される。
【００７１】
或いは、境界面１０８ｄでの反射は、例えば第１の部分５２ｄの屈折率が第２の部分５３ｄの屈折率よりも小さい場合に、全反射によって実現することができる。
【００７２】
本実施形態では、フィラメント製造装置は、複数の放射誘導要素２２ｄを有する。分かりやすくするために、一つの放射誘導要素２２ｄだけに参照符号が付けられている。各放射誘導要素２２ｄは、互いに全く同じである。各放射誘導要素２２ｄは、ポリマー溶液チャンネル３４ｄのまわりに回転対称に配置されている。放射誘導要素２２ｄは、環状に配置されている（図９参照）。
【００７３】
電磁放射はまた、放射誘導要素２４ｄによって同じようにして内部流体チャンネル２６ｄ内へと結合させることもできる。
【００７４】
図１０は、フィラメント製造装置の例示的な代替実施形態の一部を断面図で示す。フィラメント製造装置は、紡糸ノズルユニット１０ｅを備える。フィラメント製造装置はまた、照射ユニット２０ｅを備える。照射ユニット２０ｅは、電磁放射を紡糸ノズルユニット１０ｅ内へと結合させるために、少なくとも一つの放射誘導要素２２ｅ、２４ｅを備える。照射ユニット２０ｅは、少なくとも一つの動作状態において、電磁放射を少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット１０ｅの内部流体チャンネル２６ｅ内へと結合させる。照射ユニット２０ｅは、少なくとも一つの動作状態において、電磁放射を少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット１０ｅのポリマー溶液チャンネル３４ｅ内へと結合させる。
【００７５】
紡糸ノズルユニット１０ｅは、紡糸ノズル５０ｅを有する。紡糸ノズル５０ｅは紡糸ノズル壁５１ｅを有する。紡糸ノズル壁５１ｅは、紡糸ノズルユニット１０ｅの少なくとも一つのチャンネル、特にポリマー溶液チャンネル３４ｅを区切る。紡糸ノズル壁５１ｅは、受入れチャンネル１０６ｅを有する。受入れチャンネル１０６ｅは、放射誘導要素２２ｅを受けるために設けられている。受入れチャンネル１０６ｅは、ポリマー溶液チャンネル３４ｅに少なくとも実質的に平行に延びている。受入れチャンネル１０６ｅは、ポリマー溶液チャンネル３４ｅの方向に湾曲している。受入れチャンネル１０６ｅは、ポリマー溶液チャンネル３４ｅの方向に開口部を有する。
【００７６】
放射誘導要素２２ｅは、紡糸ノズル壁５１ｅ内に少なくとも部分的に配置されている。放射誘導要素２２ｅは、受入れチャンネル１０６ｅ内に少なくとも部分的に配置されている。本実施形態では、放射誘導要素２２ｅは、ポリマー溶液チャンネル３４ｅに少なくとも実質的に平行に延びている。放射誘導要素２２ｅの一方の端部は、電磁放射をポリマー溶液チャンネル３４ｅ内へと結合させるために、受入れチャンネル１０６ｅの開口部に配置されている。
【００７７】
本実施形態では、フィラメント製造装置は、複数の放射誘導要素２２ｅを有する。わかりやすさの向上のために、ただ一つの放射誘導要素２２ｅに参照符号が付けられている。各放射誘導要素２２ｅは、互いに全く同じである。各放射誘導要素２２ｅは、ポリマー溶液チャンネル３４ｅのまわりに回転対称に配置されている。放射要素２２ｅは、環状に配置されている（図９参照）。
【００７８】
電磁放射はまた、放射誘導要素２４ｅによって同じようにして内部流体チャンネル２６ｅ内へと結合させることもできる。
【００７９】
図１１及び図１２は、代替フィラメント製造装置の一部を断面図及び平面図で示す。フィラメント製造装置は、紡糸ノズルユニット１０ｆを備える。フィラメント製造装置はまた、照射ユニット２０ｆを備える。照射ユニット２０ｆは、電磁放射を紡糸ノズルユニット１０ｆ内へと結合させるために、少なくとも一つの放射誘導要素２２ｆ、２４ｆを備える。照射ユニット２０ｆは、少なくとも一つの動作状態において、電磁放射を少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット１０ｆの内部流体チャンネル２６ｆ内へと結合させる。照射ユニット２０ｆは、少なくとも一つの動作状態において、電磁放射を少なくとも部分的に紡糸ノズルユニット１０ｆのポリマー溶液チャンネル３４ｆ内へと結合させる。
【００８０】
紡糸ノズルユニット１０ｆは、紡糸ノズル５０ｆを有する。紡糸ノズル５０ｆは紡糸ノズル壁５１ｆを有する。紡糸ノズル壁５１ｆは、紡糸ノズルユニット１０ｆの少なくとも一つのチャンネル、特にポリマー溶液チャンネル３４ｆを区切る。紡糸ノズル壁５１ｆは、受入れチャンネル１０６ｆを有する。受入れチャンネル１０６ｆは、放射誘導要素２２ｆを受け入れるために設けられている。受入れチャンネル１０６ｆは、ポリマー溶液チャンネル３４ｆに少なくとも実質的に垂直に延びている。受入れチャンネル１０６ｆは、ポリマー溶液チャンネル３４ｆの方向に開口部を有する。
【００８１】
放射誘導要素２２ｆは、紡糸ノズル壁５１ｆ内に少なくとも部分的に配置されている。放射誘導要素２２ｆは、受入れチャンネル１０６ｆ内に少なくとも部分的に配置されている。本実施形態では、放射誘導要素２２ｆは、ポリマー溶液チャンネル３４ｆに少なくとも実質的に垂直に延びている。放射誘導要素２２ｆの一方の端部は、電磁放射をポリマー溶液チャンネル３４ｆ内へと結合させるための受入れチャンネル１０６ｆの開口部に配置されている。
【００８２】
本実施形態では、フィラメント製造装置は、複数の放射誘導要素２２ｆを有する。分かりやすくするために、一つの放射誘導要素２２ｆだけに参照符号が付けられている。各放射誘導要素２２ｆは、互いに全く同じである。各放射誘導要素２２ｆは、ポリマー溶液チャンネル３４ｆのまわりに回転対称に配置されている。放射誘導要素２２ｆは、環状に配置されている（図９参照）。
【００８３】
電磁放射はまた、放射誘導要素２４ｆによって同じようにして内部流体チャンネル２６ｆ内へと結合させることもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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